DE1508856A1 - Verfahren zum Stranggiessen - Google Patents

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.

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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 ochmierun_t; 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 Bleile_aierun_oen ,.lit Le_t ^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

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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 T_emperatur 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-

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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).

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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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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.

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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.

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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

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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

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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.

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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

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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-

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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.

Pat entansprüche

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Claims (1)

-at- lA-32 PATENTANSPRÜCHE

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.

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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