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ein Temperaturausgleich innerhalb der Restschmelze erreicht werden, da das frisch in die Kokille gegossene Material sofort mit der noch nicht erstarrten Schmelze vermischt wird oder die überhitzte Schmelze dringt tief in den flüssigen Strangkern ein. Hier werden somit teilweise bereits gebildete grössere Kristalle durch die heisse Schmelze ganz aufgelöst, so dass dadurch, wenn keine genaue Steuerung erfolgt, keine Kornfeinerung eintreten kann. Im zweiten Fall wird überhitzte Schmelze tiefer in den Strangkern gebracht, was eine vorteilhaft globulare Erstarrungsform nachteilig beeinflusst.
Aus der DE-PS Nr. 307225 wird der Einsatz von elektromagnetischen Wanderfeldern zum Rühren von in einer Standkokille erstarrenden Metallschmelzen bekannt. Aus der DE-AS 2029443 wird weiters ein Verfahren zur Beeinflussung des Erstarrungsvorganges von schweren, dickwandigen
Gussstücken bekannt, bei welchem eine Vorrichtung zum Einsatz kommen kann, die es erlaubt, die Frequenz und die Wellenlänge des einzusetzenden elektrischen Stroms und damit die Rührbewegung als solche zu variieren.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Gussstücken mit Feinkornstruktur, wobei eine metallische Schmelze in eine zumindest teilweise nichtmagnetische Form eingebracht und während der Erstarrung, bezogen auf die ruhende Form und die ruhende bereits erstarrte Schmelze durch elektromagnetische Wanderfelder in bestimmten Bereichen bewegt wird, und gegebenenfalls der Lauf der Feldmaxima zumindest einmal geändert und/oder unterbrochen wird, besteht im wesentlichen darin, dass die elektromagnetische Bewegung der Schmelze in jenen Bereichen der Schmelze durchgeführt wird, wo die maximale Beanspruchung des Gussstückes bei seinem Einsatz erfolgt, und dass gegebenenfalls in diesen Bereichen gekühlt wird.
Völlig überraschend kann durch diese Vorgangsweise eine gezielt sich unter Umständen nur auf ein Teilvolumen erstreckende Bewegung der noch flüssigen Schmelze erreicht werden, wobei der Nachteil des Einbringens von nichtmetallischen Einschlüssen u. dgl. vermieden werden kann, da z. B. nahe den Steigen oder in andern Bereichen eine Bewegung der Schmelze vermieden wird, so dass ein Gussstück mit Feinstruktur erreichbar ist, welches keine nichtmetallischen Einschlüsse aufweist. Durch die gleichzeitige Kühlung wird der erfindungsgemässe Effekt noch verstärkt.
Es zeigen Fig. 1 und 2 eine Sandgussform mit einer elektromagnetischen Rührvorrichtung.
Die in Fig. 1 dargestellte Form weist eine Unterlage --1--, eine nichtmagnetisierbare Stahlplatte auf, welche mit drei Formkästen (--2A, 2B und 2C--), die übereinander angeordnet sind, verbunden ist. Unter Verwendung eines Modells wird die Giessform mittels Giessereisand --3-- er- stellt. Im Bereich des Steigers der Giessform ist eine exotherme Auskleidung --4-- vorgesehen, um den Stahl im Speiseteil des Gussstückes am längsten flüssig zu halten. Durch den Einguss --5-wird das Gussstück-6-steigend gegossen, worauf der Stahlspiegel im Steigerbereich durch isolierendes oder exothermes Pulver --7-- abgedeckt wird.
Unterhalb der Grundplatte im Bereich der maximalen Beanspruchung des Gussstückes ist ein dreipoliger Elektromagnet --8-- in Stern schaltung angebracht (auch Dreieckschaltung möglich).
Die elektrische Stromversorgung erfolgt über einen Umschalter --9--, welcher es ermöglicht, zwei Phasen des Drehstroms zu vertauschen. Die Schmelzenbewegung kann entsprechend der Pfeile 10 bzw. 10B orientiert werden. In Fig. 2 sind auf der Unterlage --1-- zwei Formkästen --2A, 2B-- aufgestellt. Das Gussstück ist im Formsand --3-- eingeformt. Der Speiserbereich weist eine hochisolierende Auskleidung --4-- auf.
Im Unterkasten --2-- ist nahe oder unmittelbar an der Oberfläche des Gussstückes ein gekühlter Teil --11-- eingeformt, welcher auch die Elektromagnete --8-- zur Erzeugung eines Wanderfeldes beinhaltet. Die elektrische Anspeisung erfolgt über einen Umschalter --9-- mittels welchem zwei Phasen des Drehstroms vertauscht werden können. Das Kühlmedium --12-- wird durch eine Ausnehmung des Unterkastens --2A-- der gekühlten Magnetvorrichtung zugeführt bzw. von dieser abgeleitet.
Die Gussstücke, die aus einer Ni-Basislegierung bestanden, wiesen ein Gewicht von 263 kg auf.
Der Kristallisationsfortschritt des Gussstückes wurde nach der Formel s = c. Vt ermittelt. s = Schalenstärke in mm, c = Erstarrungskonstante, t = Zeit in min.
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Nach dem Zerteilen und Ätzen des Gusskörpers konnte festgestellt werden, dass im hoch zu beanspruchenden Bereich ein sehr feinkörniges Gefüge vorlag. Durch Mikroprobungen wurde nachgewiesen, dass im Vergleich mit konventionell gegossenen Stücken ohne Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens wesentlich weniger nichtmetallische Einschlüsse im magnetfeldbeeinflussten Bereich des Gussstückes vorliegen. Die zusätzlichen Untersuchungen hinsichtlich mechanischer Kennwerte des Materials zeigten, dass nicht nur wesentlich höhere Dehnwerte beim Zugversuch vorlagen, sondern dass auch besonders gute Zeitstandseigenschaften der Legierung erreicht worden waren.
In einer Vorrichtung gemäss Fig. 2 wurde ein Gussstück hergestellt, das besonders im Kalottenbereich höchste Werkstoffgüte aufweisen sollte. Durch die Abschreckwirkung der gekühlten Magnetfeldvorrichtung und durch die Änderung der Fortpflanzungseinrichtung der magnetischen Feldmaxima, welche zur Änderung der Strömungsrichtung des flüssigen Stahls vor der Kristallisation führte, war besonders feinkörniges Gefüge erzielt worden. Wegen des im Zuge der Gussstückerstarrung grösser werdenden Abstandes der Erstarrungsfront von der Magnetfeldvorrichtung und wegen der Feldschwächung durch die feste Schale des Gussstückes wurde die Zufuhr elektrischer Energie zur Magnetfeldeinrichtung verstärkt. Die Vergrösserung der Feldstärke erfolgte derart, dass jeweils an der Erstarrungsfront des Gussstückes dieselbe Magnetfeldintensität vorlag.
Es konnte der als Werkzeug dienende Gussteil mit einem äusserst feinkörnigen Gefüge im erwünschten Bereich hergestellt werden, wobei sich die Gebrauchseigenschaften wesentlich verbesserten.
An Stelle der Änderung der Richtung der Schmelzenbewegung können auch Unterbrechungen des Rührens eingeschaltet werden, wobei die Dauer entsprechend dem Kristallisationsfortschritt
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=-n-bestimmthaben.