DE1508856A1 - Verfahren zum Stranggiessen - Google Patents
Verfahren zum StranggiessenInfo
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- 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
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- Continuous Casting (AREA)
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Description
Verfahren aiii.i ütran>;>.;ie^en
Die ■ tlrf induiij.; betrifft ein Verfaiiren zum kontinuierlichen
oder haibicontliiuierliehen ütrang<>-ieiien von Legierungen,
die bei der Erstarrung einen übergang von einer
homogenen einphasigen Schmelze in zv;ei flüssige Phasen
zeigen, wobei im festen Zustand eine gleichmässifie- oder gesteuert
urigleiohnässige Dispersion der einen Phase innerhalb der anderen angestrebt wir-d. Die Erfindung betrifft
auch die Herstellung von üieidlingen in Form von Gleitlagern
und Gleitlagermaterialien, welche durch dieses Gießverfahren
hergestellt vier de η können.
BAD ORIGINAL
909946/0217
Unter den Betriff "'JIe i ti age r" sind Teile oder anordnungen
von Teilen.zu verstehen, die direkt oder ar;er
eine flüssige oder Teste ochmierunt; auf ei.ier sich relativ
dazu bewegenden !''lache gleiten unter der ./irkunr; eines u-leitr.ioments
unabhängig davon, ob dies der Hauptzweck oder dor einzige
äweck ist, von der einen Fläche aui' die andere sich
relativ bewegenden flache Kraft zu übertrafen, oder ob der
gleitende Kontakt Iu nahmen von einem anderen ouer als i'eii
eines anderen ,M/ectces auftritt, beispielsweise oei uicntungen
oder einem elektrischen Kontakt.
Die oben cnarakterisierten Legierungen sind beispielsweise
Aluminiu:nblei-Le£ierun;ven, Aluminiumcucimiuin-Let'ierun,_;en,
wie sie besonders vorteilnaft für <>leitla^ ernaterinlien sind.
Der I]e>:Tiff "blei" ur.ifarit hier nicht nur Jlei in i..i wesentlichen
reinem Zustand sondern auch Bleileaierunoen ,.lit Let f|erungselementen,
z.B. Zink, Indium, Antimon oder anderen, die dem Blei erhöhte ii or ro si ons beständige it oder andere wünschenswerte
Eigenschaften verleihen. Es kann bis zu 2u uew.-,ο Zink
oder Antimon oder bis zu Iu (iew.-rü Indium enthalten sein.
Der Begriff "Aluminium" umfaßt hier nicht nur im wesent lichen reines Aluminium sondern auch Aluminium enthaltend Verunreinigungen,
wie sie normalerweise in Hüttenaluminium vorliegen, aber auch Aluminiumlegierungen mit Kupfer, wickel, riangan,
Silieium-Kagnesium oder ähnlichen Legierungselementen, die
zur Erhöhung der Festigkeit dienen.
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Der Begriff "minimale Gießtemperatur" bezeichnet
die niederste Temperatur, bei welcher die Legierung unter Gleichgewichtsbedingungen beim Abkühlen als einphasige,
homogene Schmelze vorliegt. Bei Herabsetzung der Temperatur unter die minimale Gießtemperatur bei Gleichgewichts-Abkühlbedingungen
entstehen zwei nicht mischbare, flüssige Phasen.
Der Begriff "minimale Gießtemperatur-Isotherme"
gibt die Grenze in der Schmelze an, bei welcher die Umwandlung der homogenen einphasigen Schmelze in ein
nichtmischbares zweiphasiges System eben eintritt.
Die größte Schwierigkeit beim Vergießen von Legierungen obiger Art für gleiohmässige Dispersion einer
Phase innerhalb der anderen Phase in festem Zustand wird dadurch ausgeschaltet oder zumindest verringert,
daß die Schwerkraft-Seigerung beim Abkühlen innerhalb des Temperaturbereichs, in welchem zwei flüssige Phasen
vorliegen, nicht zur Auswirkung kommt.
Der Begriff "Schwerkraft-Seigerung" bezieht sich
auf nichtgleichmässige Dispersion (in mikroskopischem Maßstab) einer Phase innerhalb der anderen Phase in
.-.4 ORIGINAL INSPECTED
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festem Zustand, hervorgerufen durch eine Relativbewegung der flüssigen Phasen zueinander in vertikaler
Richtung unter dem Einfluss der Schwerkraft.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird die Schwerkraft-Seigerung entweder ausgeschaltet oder zumindestens
gesteuert, so daß diese in dem Gießling vernachläs3igbar ist. Dieser weist nun eine feine und
gleichmässige oder eine gesteuerte, nicht gleichmässige Dispersion der einen Komponente innerhalb der anderen
auf.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Stranggießen obiger Legierungen, indem der Abguß in vertikaler
Richtung bei ausreichend hohen Temperaturen begonnen wird, dass die Legierung noch als homogene, einphasige
Schmelze vorliegt, und die Gießbedingungen so gesteuert werden, daß die minimale Gießtemperatur-Isotherme im
wesentlichen innerhalb des oberen Teils der Kokille zu liegen kommt. Auf diese Weise erhält man eine gute
Annäherung an eine gleichmässige oder gesteuerte ungleichmässige Dispersion der einen Phase innerhalb der
anderen.
Die Temperatur der Schmelze vor Beginn des Abgusses kann so sein, daß die Legierung in einem Zwischenbehälter
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einphasig homogen bleibt; in diesem F81Il erstreckt
di e
sich minimale Gießtemperatur-Isotherme nicht nur bis
in den Zwischenbehälter sondern wird im wesentlichen
ganz im Eintritt zu der Verbindungsöffnung von dem Zwischenbehälter liegen (oder in den Eintritt des
Zwischenbehälters, wenn der Zwischenbehälter eintritt und die Kokille gleiche Innenabmaße aufweisen,
wodurch der Einfluss der Sohwerkraft-Seigerung wesentlich herabgesetzt ist.
Wenn es sich um eine Aluminiumlegierung mit 20 % Blei handelt, so kann die Temperatur im Zwischenbehälter auf nicht unter HOO0G gehalten werden. Für
eine Aluminium-Blei-Legierung mit 10 % Blei sollte
die Temperatur im Zwischenbehälter nicht unter 95O0C
liegen· Ohne Rücksicht darauf, ob ein Zwischenbehälter vorgesehen ist, kann das Stranggiessen vertikal oder
horizontal erfolgen. Die Legierung kann auoh direkt auf die Unterlage eines Lagers abgegossen werden.
Die Temperatur der Legierung kann in der Kokille
um ca. 4500G für eine Aluminium-Blei-Legierung mit
20 % Blei und um ca. 3000C für eine Aluminium-Blei-
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Legierung mit 10 % Blei verringert werden. Beim
Kokillenausgang kann die Legierung ganz oder teilweise erstarrt sein«
Die Kokille kann aus Graphit sein und soll in Gießriohtung eine ausreichende Länge haben, um eine
für die Erstarrung der Legierung erforderliche Wärmeabfuhr zu gewährleisten.
Die Erfindung bringt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens für das Stranggießen
insbesondere von Aluminium-Ble!-Legierungen mit einem
Zwischenbehälter,der mit einer Heizvorrichtung ausgestattet ist, um die Legierung als homogene Schmelze oberhalb der minimalen Gießtemperatur zu erhalten· Sie
weist eine Kokille auf, die sich an den Zwischenbehälter anschließt und schließlich eine Kühlvorrichtung um die Kokille. Die Kokillenlänge mu8
auf eine Absinkgeschwindigkeit bemessen sein, daß die Temperatur der Legierung um oa. 15 bis 50 %
der minimalen Giefltemperatur herabgesetzt wird, während
in der Kokille die minimale Gießtemperatur-Isotherme
vollständig in der Verbindungsöffnung zwischen Zwischenbehälter und Kokille liegt.
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Nach dem erfindungsgemässen Verfahren gelingt die Herstellung von Lagermaterfelien auf der Basis
von Aluminium-Blei-Legierungen mit bis zu 50 % Blei
durch ein kontinuierliches oder halbkontinuierliches Stranggießverfahren. Zur Durchführung: des erfindungs-
6 iTIP
gemessen Verfahrens eignet si cn auch; Stranggießanlage
mit vertikaler oder horizontaler Gießrichtung, wobei in beiden Fällen der Gießling direkt auf die
Lagerunterlage aus Metall aufgebracht wird, so daß ein Bandmaterial aufsteht, aus dem Bimetall-Lager
hergestellt werden können.
In manchen Fällen ist eine nichtgleichmässige Verteilung der zweiten Phase innerhalb einer ersten
Phase wahrscheinlich wünschenswert; eine Steuerung der Verteilung dieser zweiten Phase in einer Ebene
ist möglich durch Beeinflussung der Form der Kokille und/oder des Zwischenbehälters und deren Lage hinsichtlich
der minimalen Gießtemperatur-Isotherme.
Durch Veränderung des projizierten Bereichs der Ebene,
in welcher die minimale Gießtemperatur-Isotherme liegt gegenüber der projizierten Fläche der Kokille an der
Front der ersten Erstarrung ist es möglich, sehr
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weitgehend die nicht gleichmässige Verteilung der
zweiten Phase innerhalb der ersten Phase zu steuern.
Die Erfindung wird anhand beiliegender echematisoher
Zeichnungen näher erläutert.
Pig. i zeigt ein Diagramm der minimalen Gießtemperatur gegen Gew.-% Blei in der Aluminiumlegierung.
Fig. 2 zeigt ein Schema der zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahren geeigneten Vorrichtungen
für vertikale Gießrichtung.
Fig. 3 zeigt ein Schema der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäesen Verfahrens für horizontale
Gießriohtung und Aufbringung auf einen Metallstreifen,
der als Träger für ein Lager dient.
Fig. 4 zeigt verschiedene Kokillen^Formen, die
zu sehr unterschiedlichen Formen der Phasenverteilung in dem Gießling führen.
Fig. 5 zeigt eine Gießanlage für Legierungen, deren spezifisch schwerere Komponente im größeren Anteil
vorliegt als die spezifisch leichtere.
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In dem Diagramm der Pig. 1 trennt die Kurve A die
Bereiche der homogen flüssigen Phase von einem zweiphasigen System und stellt somit die Abhängigkeit der
minimalen Gießtemperatur vom Bleigehalt der Aluminiumlegierung dar.
Die tatsächliche Gießtemperatur oder die Temperatur, auf welcher die Legierung In dem Zwischenbehälter
gehalten werden soll, liegt ungefähr 400G über der minimalen Gießtemperatür, um zu gewährleisten, daß
Schwankungen der Arbeitsbedingungen nicht zu einer Verschiebung der minimalen Gießtemperatur-Isotherme
über die vorgesehenen Grenzen führen können.
Die primäre Erstarrungstemperatur, bei welcher die Erstarrung beginnt, ist durch die Kurve B gezeigt.
Die sekundäre Erstarrungsteaperatur gibt die Temperatur an, bei welcher die Erstarrung vollständig ist und wird
durch die Kurve C gezeigt. Bei den in Pig. I behandelten
Systemen ist der Aluminiumgehalt größer als der Bleigehalt ·
Beim Abkühlen der homogenen aluminiumreichen Phase
unter die minimale Gießtemperatur beginnt eine bleireiche
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Phase sich unter Gleichgewichtsbedingungen beim Abkühlen zu bilden. Dies ist die Folge eines allmählichen
Absinkens der Löslichkeit von Blei in. Aluminium mit sinkender Temperatur. Bei weiterem Absinken der
Temperatur der Schmelze wird aus der primären,flüssigen Phase mehr Blei in Form einer flüssigen bleireichen
Phase gedrängt bis zur Erreichung der eutektische*! Temperatur, also der primären Erstarrungstemperatur
von 685,5°C. Bei dieser Temperatur enthält die primäre aluminiumreiche Phase 1,52 Gew.-^ Blei. Die Erstarrung
dieser Phase erfolgt ohne weiterem Absinken der Temperatur, Zu diesem Zeitpunkt steht eine feste aluminiumreiche
Phase mit einer flüssigen bleireichen Phase im Gleichgewicht. Bei weiterem Absinken der Temperatur von der
primären Erstarrungstemperatur erfolgen keine größeren
Veränderungen bis die sekundäre Erstarrungstemperatur
von 3260C erreicht ist. Bei konstanter Temperatur erstarrt die bleireiche Phase vollständig. Nun ist die
gesamte Legierung vollständig fest.
Fig· 2 zeigt schematisch die Arbeitsbedingungen des erfindungsgemässen Verfahrens. Der Zwischenbehälter
enthält die Legierung als homogene einphasige Schmelze.
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Die Temperatur der Schmelze in dem Zwischenbehälter 1
wird auf dem erforderlichen Niveau gehalten entweder durch Überhitzen der Legierung vor dem Einspeisen in
den Zwischenbehälter oder durch Zusatzbeheizung für den Zwischenbehälter (weder die Überhitzung noch die
Zusatzbeheizung sind in diesem Schema gezeigt). Während die Schmelze in dem Zwischenbehälter 1 homogen und
einphasig gehalten wird, d.h. auf einer Temperatur über der minimalen Gießtemperatur, besteht keine Neigung
zur Trennung einer zweiten bleireiohen flüseigen Phase.
Beim Durchgang der Schmelze aus dem Zwischenbehälter durch die Öffnung 2 in die Kokille ist die Geschwindigkeit
der Wärmeabfuhr, die Absinkgeschwindigkeit und die Kokillenlänge derart eingestellt, daß die minimale Gießtemperaturisotherme
Al vollständig innerhalb der Kokille liegt
und die primäre Erstarrungsfront Bl sich relativ zu
dem unteren Ende der Kokille so zu liegen kommt, daß der Gießling in zufriedenstellender Weise abgezogen
werden kann. Εε kann zusätzlich (nicht gezeigt) Wasser
aufgesprüht werden, um die Wärmeabfuhr aus dem Gießling zu erleichtern.
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Wenn die Temperatur der Legierung unter die minimale ,Gießtemperatur-Ißotherme sinkt, so kommt es zu einer zunehmenden
Ausscheidung der bleireichen Phase; drei Hauptfaktoren beeinflussen die relative Verteilung der zwei Phasen ineinander,
und zwar
1.) beim StranggieiBen stellt sich das Abkühlungsgleichgewicht
nicht ein;
2.) Die ausgefällte bleireiche Phase wird durch die weniger dichte aluminiumreiche Phase unter dem Einfluß der Schwerkraft
absinken;
3.) Die Geometrie der Kokille und die Heibung zwischen der
Metallschmelze an der Kokillenwand beeinflussen das Strömungsbild.j
Die maximale Fallgeschwindigkeit der bleireichen Phase durch die aluminiumreiche Phase hängt von der Größe und
der Form der Bleiteilchen und auch von der gesamten Fallzeit zwischen der Ausfällung der Teilchen und ihrer Einbettung
in der sich verfestigenden aluminiumreichen Phase an der 1.
Er s tar rungs front/. Die relative Geschwindigkeit zwischen den Phasen steigt an bis zu einem Maximum mit steigender Fallzeit
und mit steigender Teilchengröße (die maximale relative Geschwindigkeit zwischen den Phasen wird in der Praxis nicht
erreicht; dies hängt von der zweiten Phase und ihrer erreichten Endgeschwindigkeit ab).
BAD ORiGiNAL 909846/0217
Beim Absinken des Stranges durch die Kokille 3 von der
minimalen Gießtemperatur-Isotherme zu der 1. iüretarrungafront
findet ein allmähliches Ansteigen des Anteils an ausgefälltem Blei statt, gleichzeitig steigt die Fallgeschwindigkeit dieser üäeireichen Kügelehen. Betrachtet man einen
schmalen isothermen Bereich quer über die Kokille, so erfolgt in diesem eine Zuwanderung von Bleiteilchen aus dem ähnlichen,
knapp darüber liegenden Band und aus diesem eine Abwanderung von Bleiteilchen in. das darunter liegenae Land. Die abgewanderte
Bleimenge ist jedoch an den Handbereichen größer als die in irgendwelchem solchen isothermen Band zugewanderte,
da die Menge und die Geschwindigkeit der ausgefällten Bleiteilchen beim Absinken des Stranges durch die Kokille ansteigt
. Aus dem isothermen Band unmittelbar unter der minimalen Gießtemperatur-Isotherme findet nur ein Abwandern
von Blei statt und in dem isothermen Band unmittelbar über der 1. Erstarrungsfront nur ein Zuwandern. Die zugewanderte
Bleimenge an der letztgenannten Stelle ist deutlich größer
als die Abwanderung aus der erstgenannten Stelle.
Wenn die Legierung von der minimalen Gießtemperatur-Isotherme
· die 1, Erstarrungsfront erreicht, so irt der
Hauptteil des Bleis als bleireiche flüssige Phase ausgeschieden, jedoch der gesamte Bleigehalt blieb unverändert.
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-H-
Eeim Abkühlen von der 1. ^r stamme π front bis aui" die Z.
tür starrung sf ront ist keine nelati ν bewegung zwischen den bleireichen
und der aluminiumreichen fnase möglich, da .letztere
Dereits erstarrt ist.
Das Ausmaß der Hildunr einer cleireicnen fha.se im
-ereich D der j/ig, 2 und deren 7,\x erwartende chwencraftseigerung
ist Temperatur/Zeit-abhängig, Je grosser (3as i'eraperaturp;efälle(d.h.
je c;eringer der Abstand D ist) zvricchßn der
1. Erstarrunfrsfront bl und der inininiiilen (üe^teinneratur-Isotneri'ie
Al ist, um so f eringer vjird das /iusmaiä der .ilduru.
von bleireicher j^hase und damit die jcnvferkraftseigeruiife
sein.
An der 1, Erstarrungsfront haben die aus£.efuLiten Bleiteilchen
die Tendenz unter dem binfluid der Jchweriiraft entlang
der Brstarrungsfront Dis an die ateile ^rin^sber
Potentialenergie innerhalb des Systems zu v/andern. Ideal betrachtet
sollte zur Vermeidung der ,Seirerun,!, nach diesem
Verfahren die 1. Erstarrungsfront horizontal sein. Diese tedinrung
ist jedoch nur erreichbar, wenn eine AbKühlun^· nur in einer Richtung möglich wäre. Ln der Praxis ist jedoh
die ,i Urine abführung nicht in einer iiichtun^ .noglicn, so da.i
sich eine ausgebauchte Hrstarrungsfront und. nicht eine
horizontale ausbildet.
909846/0217 BAD original
Eine Annäherung;; an eine horizontale firstarrungsöont
. ,'-efenüber einer aus{"ebaucht3n erreicnt üian durch Beachtung
folgender i^aiitoren: Um die .-J ei ge rung infolge einer ausgebauchten
Erstnrrunp'sfront herabzusetzen, sollte die Geschwlndlp-iteit
der i/'irmeabfuhr von jedem Punkt an der 1. 4rstarrungsfront
im wesentlichen gleich sein. An diese Bedingungen ko.mnt man heran durch Abgui^ von Stangen, die zumindest in
<?Inr ßiehtunr dünn sind, bei relativ geringer Gierägeschwindif.-Keit.
tJe geringer die ürösse der aiisg-e fäll ten Teilchen bei
der Erstarrungsfront ist, desto geringer ist die
iz fur eine seitliche beigerun('". UnglücKlicherv/eise
steht die Forderung von feinkörnif: aus/;efällten Teilchen
Kusamnen mit geringer Geschwindigkeit ihres Auftreffens
auf der 1. Erstarrungsfront im Gegensatz zu der !"'orderuni1,
nach einer Erstarrungsfront, die sich den idealen oder im
vresentlichen horizontalen Bedingungen nähert. Die ausgefällten Teilchen werden um so kleiner sein, je grosser das Äusmaid
der Unterkühlung ist, je geringer der Bleigehalt der Legierung ist und je grosser die Giedgeschwindigkeit ist. Die Erfüllung
dieser sich widersprechenden Forderungen gelingt nur im Wege eines Kompromisses zwischen der Gietfgeschwindigkeit im Hinblick
auf eine einigermassen zufriedenstellende ebene Erstarrungsfront und gleichzeitig einer geringen ivorngrdsse der
ausgefällten Teilchen.
SAD ORrQfNAL 909846/0217
Bei üblichen Stranggießverfahren tritt das Problem der Einstellung der minimalen Gießtemperatur-Isotherme
derart, daß sie sich nicht in den Zwischenbehälter erstreckt,
gar nicht auf, da es nicht wichtig ist, ausser wenn die Seigerung in flüssigem Zustand vermieden we oder gesteuert
werden muß.
Bei dem erfindungsgemassen Verfahren hat'die Legierung
nach Verlassen der Kokille 3 einen solchen Zustand erreicht, daß sie zum Teil flüssig und zum Teil fest ist; eventuell
nach der 2. ßrstarrungsfront Gl ist die Legierung vollständig fest, nunmehr kann der Strang von der Stranggießanlage abgezogen
werden.
v/ie in Fig. 3 gezeigt, kann das erfindungsgemässe Verfahren
als horizontalem Stranggießverfahren durchgeführt werden. Die minimale Gießtemperatur-Isotherme Al liegt vollständig
innerhalb des vertikalen Teils der Kokille 3» wogegen die 1. Erstarrungsfront Bl teilweise in dem vertikalen und
teilweise in dem horizontalen Teil der Kokille 3 zu liegen^
kommt. Dies ist von besonderer Bedeutung zur Erleichterung des Abziehens des Gießlings. Aluminium-Blei-Legierungen kann
man direlt auf die Unterlage in J?'orm eines Stahlbandes 6, welches
horizontal unter der Kokille läuft, gießen. In Fällen, wo das direkte Giessen einer Legierung auf eine
909846/ 0217 BAD original
Unterlage erfolgt, z.B. "bei Bandmaterial aus Aluminium-Blei
auf Stahl, können intermetallische Verbindungen zu einer
Versprödung führen an der Zwischenfläche von Legierung und Unterlage, so daß eine genaue Einhaltung folgender ParamSber
(s. Hg. 3) für minimalen Auswirkung derartiger schädlicher Verbindungen einzuhalten sind:
f. Gießgeschwindigkeit = V
2. Abstand, in welchen) derartige Verbindungen gebilden
werden können = D
3. Zeit für die Bildung derartiger Verbindung T = γ
4. Geometrie des vertikalen Teils der Kokille, die wirksam
den Wert von D herabsetzt.
Nach der Erfindung ist es vorteilhaft, daß bei Vorliegen
des Aluminiums und Bleis als homogene einphasige Schmelze kein Problem der gleichmäßigen Verteilung von Blei in dem
flüssigen Aluminium besteht, wie dies bei anderen Verfahren für den Abguß derartiger Materialien der Pail ist, z.B. bei
Zusatz von Blei zu einer Aluminiumsαhmelze. Barüberhinaus
könnten üxydhäute, die sich an der Oberfläche einer Aluminiumscümelze
bilden, sich bei der Einbringung des Bleis als nachteilig erweisen. Laruberhinaus kann jede Turbulenz die
Dispersion des Bleis in dem Aluminium beeinflussen, so daß die beiden Bestandteile in dem Gießling nicht ausreichend
9098*6/0217 ^ OR1GlNAL
dispergiert vorliegen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Bleiverteilung in dem Gießling durch Veränderung
des Temperaturgradienten während des Abgusses gesteuert werden, z.B. des Temperaturgradienten zwischen der 1. Erstarrungsfront
B1 und der minimalen Gießtemperatur-Isotherme A1
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Stangen aus Aluminium-Blei-Legierung können weiteren Wärmebehandlungen
unterzogen werden, um alles Blei, welches in einer nicht im Gleichgewicht stehenden festen Lösung
vorliegen könnte.
Bei den relativ hohen Temperaturen, die zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich sind, kann Vakuum oder eine Schutzgasatmosphäre während des Einschmelzens
und des Abgusses zweckmäßig sein.
Pig. 4 zeigt Beispiele für die Beeinflussung und Steuerung der 2. Phase in der*Legierung für eine nicht-gleichmäiäige
Verteilung innerhalb der 1. Phase durch unterschiedliche Geometrie der Kokille, ilg. 4a, 4A1 zeigen beispielsweise
die Situation bei einer Aluminium-Blei-Legierung, in einer paralleiwanaigen Kokille 7. Die 1. irstarrungsfront
und die minimale Giejstemperatur-Isotherme sind angegeben.
9948/0217 bad
Fig. 4A1 zeigt an, daß aas Blei vollständig dlspurgiert ist.
i\i ist die Bleikonzentration bei parallelwandiger Kokille.
Fig. 4B zeigt eine abgestufte Kokille 8. Die Bleikonzentration
im Bereich. H ist größer als W, in den 2 äußeren Bereichen ist die Bleikonzentration Ii geringer als N (Iig.4B')
Fig. 40 zeigt eine konvergierende Kokille 9· Damit erreicht man, wie Fig. 4C erkennen läiat, einen Mittelbereich
mit der Bleikonzentration W und 2 äußere Bereiche H höherer
Bleikonzentration.
Fig. 4D und 4D1 zeigen eine Kombination von Fig.
und 4 G und den Einfluß auf die Bleikonzentration. Die
Kokille 12 liat einen eingezogenen und einen abgestuften Teil.
Fig. 41) zeigt eine Kokille 13 mit öinem Kopf 14, der in
zwei Kanäle 1^,16 führt, die in einen parallelen Kokillenteil
17 münden. Bach. Fig. 4E1 führt dies zu einer Bleikonzentration
L in einer Mittelzone und 2 äußeren Zonen, die durch 2 schmale Zonen mit der Konzentration H getrennt sind.
Es ist klar, daß durch Veränderung der Lage der minimalen Grießtemperatur-Isotherme und der 1. Srstarrungsfront
im Hinblick auf Änderungen des Querschnitts der Kokille sowohl das Ausmaß als auch die Art der Verteilung der
90984S/0217 BAD original
Komponenten zu beeinflussen ist« Es ist ebenfalls offensichtlich,
daß das Prinzip der Einstellung der Verteilung einer 2. Phase innerhalb einer 1. Phase in einer seitlichen
(lateral) Ebene gleich anwendbar ist für horizontales und * vertikales Stranggießen, wie dies beispielsweise in ELg. 3
gezeigt ist.
Im Hinblick auf die Herstellung eines Lagermaterials für verschiedenste Anwendungsgebiete und auf die gute Verbindung
des gegossenen Materials auf der Unterlage aus Stahl werden die Bereiche der Koaztntrationen eingestellt. Es kann
eine äußerete Zone Ii geringer Bleikonzentration die Verbindung
des abgegossenen Materials mit der Metallunterlage über die ganze Fläche verbessern. Ein steigender Bleigehalt,
z.B. in der Zone Hjkann vorteilhaft sein bei Teilen einer Mäche aus einem Halslager, die entfernt von den Kanten liegt,
Um den Abguß von Legierungen^ die eine weniger dichte
2. PhaBe als die 1. Phase zu bilden vermögen, z.B. Be|li-Aluminium-Legierungen,
mit einer eingestellten Verteilung der einen Phase in der anderen Phase zu ermöglichen, ist es
notwendig, daß die 1. Erstarrungsfront über der minimalen Gießtemperatur-Isotherme liegt. Dies erreicht man, indem
der Abguß in vertikal aufwärts gerichteter Richtung begonnen wird, wie dies aus KLg. 5 hervorgeht. Hier wird ein Druck-
909846/0217 ^0 0RlG1NAL
körper aus Metall so gehalten, daß eine kontinuierliche
Einspeisung der Metallschmelze unter Druck gewährleistet ist.
Die Erfindung "betrifft die eingestellte Seigerung bzw.
die'Vermeidung einer Segierung von zwei flüssigen Phasen und
läßt sich daher in gleicher Weise anwenden auf Legierungen,
in welchen eine feste Phase aus einer kontinuierlichen flüssigen Phase ausseigert.
Wegen der beim Gießvorgang auftretenden Temperaturen,
z.B. bei Aluminiumlegierungen, wie sie erfindungsgemäß angewandt werden und die höher als normalerweise bei üblichen
Stranggießverfahren derartiger Legierungen liegen, sind Sicherheitsvorkehrungen wegen möglicher Explosionen und der
damit verbundenen Gefahren vorzusehen. So ist es z.B. erforderlich zu gewährleisten, daß Schmelze und Kühlmittel zufällig
miteinander nur so in Berührung kommen können, daß die Reaktionsgeschwindigkeit niemals übersehritten wird und damit
die Explosionsgefahr ausgeschaltet werden kann. Es ist auch zu beachten, daß eine schnelle Verdampfung des Metalls oder
der Legierung, die abzugießen ist, möglicherweise zu einer
Explosion führen kann.
8179XX 909846/0217
Claims (1)
1. Verfahren zum Stranggießen von Legierungen, die beim
Abkühlen aus einer homogenen einphasigen Schmelze in zwei flüssige Phasen übergehen, dadurch gekennzeichnet,
daß man beim Gießbeginn in vertikaler Richtung die Schmelze bei einer ausreichend hohen Temperatur hält,
daß eine homogene Phase vorliegt, und die mimimale Gieütemperatur-I
so the r ine im wesentlichen im oberen Bereich der Kokille legt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die Wärme so abführt, daß die
minimale Gießtemperatur-Isotherme und die 1. Erstarrungsfront im wesentlichen senkrecht zu der Fallrichtung der ausgefällten
2. Phase in der 1. Phase liegt, wobei die Isotherme und die 1. Erstarrungsfront so liegen, daß die Geschwindigkeit
der Ausfällung der einen Phase gegenüber der anderen im wesentlichen angepaßt ist der Geschwindigkeit, mit welcher das
ausgefällte Produkt an die 1. Erstarrungsfront gelangt.
3. Verfahrennach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daid beim Abgußbeginn die Legierung
innerhalb eines Zwischenbehälters noch eine no:nogene einphaäge Schmelze bleibt.
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ty. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Kokille ausreichend
lang ist, damit eine genügende Wärmeabfuhr zur vollständigen Erstarrung der Legierung ermöglicht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis ty, dadurch ge kennzeichne
t , daß man eine Aluminium-Blei-Legierung abgießt.
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß man eine Legierung mit 20 G-ew.-$
Blei abgießt und die Temperatur in dem Zwischenbehälter nicht unter HOO0G hält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Temperatur der Legierung innerhalb der Kokille um ca. ty50°G herabsetzt.
8. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß man eine Legierung mit lOji Blei
abgießt und im Zwischenbehälter eine Temperatur von zumindest 95O°G aufrechterhält.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Kokille die Temperatur
um ca. 3000G herabsetzt.
BAD ORIGINAL
909846/0317
10. Verfahren nach .Anspruch 1 bis 9, dadurch g e kennzeichnet,
daß man in vertikaler oder horizontaler Richtung stranggießt.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , dal;) man den (Jießling direkt
beim Austritt aus der Kokille mit einer Metallunterlage verbindet.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, gekennzeichnet durch
einen Zwischenbehälter mit Beheizung, um die Legierung
auf der Temperatur für homogene eintiasige Schmelze zu
halten, und eine Kokille mit Kühlvorrichtung,
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g eke η η zeichnet
, da(3 die Kokille einen konvergierenden Teil im Anschluß an den Zwischenbehälter besitzt.
1^. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille einen Bereich
aufweist, dessen iuerschnitt in Richtung der Fließrichtung sich vergrössert.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12 bis 1^-, dadurch g e kennzeichnet,
daß die Kokille einen Bereich mit zwei oder mehreren getrennten Gießzonen aus dem Zwi schenbe- ^
hälter aufweist. 9 0 9-8 4 B / 0 2 1 7 ^ 0R]Q!NAL
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB40002/65A GB1164116A (en) | 1965-09-20 | 1965-09-20 | Improvements in or relating to Continuous Casting |
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