DE2029443B2 - Verfahren und vorrichtung zur beeinflussung des erstarrungsverhaltens von schweren, dickwandigen gusstuecken aus eisen-kohlenstoff-legierungen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur beeinflussung des erstarrungsverhaltens von schweren, dickwandigen gusstuecken aus eisen-kohlenstoff-legierungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Erstarrungsvorgangs
von schweren, dickwandigen Gußstücken aus Eisen-
Kohlenstoff-Legierungen in wenigstens zum Teil aus unmagnetischen Stoffen bestehenden Formen durch
Einwirkung räumlich fortschreitender elektromagnetischer Felder von wechselnder Richtung.
Ein derartiges Verfahren wird nach der deutschen
Patentschrift 307 225 angewandt, um den Stahl in der Gießform zu entgasen und um eine gute Durchmischung
zu erzielen, was zu einer Qualitätssteigerung des Blockes führen soll. Die Schmelze nimmt
dabei deü Ort des Rotors eines Drehstromläufermotors ein und wird dementsprechend durch das
laufende Magnetfeld mitgenommen.
Eine Richtungsumkehr des fortschreitenden magnetischen Feldes wird durch Umschalten des Statorstromes
bewirkt. Dieses Verfahren eignet sich zur Beeinflussung des Kristallisationsvorganges kleiner
Schmelzen auf elektromagnetischem Wege. Die Anwendung magnetischer Felder bei der Herstellung
kleiner Gußstücke ist des weiteren bekannt aus der deutschen Patentschrift 90 563, wonach beim Gießen
ein Magnetstrom durch das Gußstück geführt wird. Nach den österreichischen Patentschriften 11 831 und
185 039 werden Gußstücke durch Magnetfelder beeinflußt, wobei nach der erstgenannten Schrift zuerst
mit Wechselstrom und bei Abkühlen mit Gleichstrom gearbeitet werden soll und nach der zweitgenannten
die Schmelze durch ein stoßartig in Intervallen einwirkendes Kraftfeld Bewegungsimpulse erhalten soll.
Die mit stationären oder statischen Magnetfeldern arbeitenden Verfahren zur elektromagnetischen Beeinfassung
der Erstarrung sind kaum wirksam und eignen sich nicht für die Behandlung schwerer dickwandiger
Gußstücke.
Die deutsche Patentschrift 311295, die schweizerische
Patentschrift 250 424, das deutsche Gebrauchsmuster 6 930 213, die österreichischen Patentschriften
186 789, 188 453, 189751, 196077, 200 296 und die USA.-Patentschrift 2 963 758 betreffen
die Beeinflussung von stranggegossenen Erzeugnissen, bei denen zumindest in einer Dimension ein
geringer Abstand der Oberfläche vom schmelzflüssigen Teil des Gußstückes vorliegt und bei denen die
Behandlung mit elektromagnetischen Feldern auch außerhalb der Kokille nach dem Abzug erfolgen
kann. Dabei werden nach iLt USA.-Patentschrift
auch dicke Blöcke, und zwar mit einem Drehfeld behandelt. Die britische Patentschrift 722 305 betrifft
ein austenitisches Kokillenmaterial und die USA.-Patentschrift 1 059 083 die Trennung einer dispergierten
Phase, die in einer elektrisch leitenden Phase eingebettet ist, mit Hilfe elektromagnetischer Kräfte.
Nach der bereits zitierten österreichischen Patentschrift 186 789 wird für das herkömmliche Gießverfahren
auch die Anwendung eines in Längsrichtung
des Blockes verlaufenden Feldes vorgeschlagen. Die Schwierigkeit bezüglich des Eindringen! des Magnetfeldes
durch die Kokille und durch die bereits erstarrte Schicht in dem Block soll durch Anwendung
von bedeutend stärkeren Magnetfeldern als beim kontinuierlichen Gießen in als aufwendig bezeichneter
Weise überwunden werden.
In »Transactions of the Metallurgical Soc. of AIME«, Oktober 1961, S. 993 bis 1001, wurde über
den günstigen Einfluß eines Drehfeldes beim Gießen von kleinen Blöcken in Kokillen mit 100 und 110 mm
Innendurchmesser berichtet. Es konnte eine wesentliche Kornverfeinerung, insbesondere bei zur Grobkornbildung
neigenden austenitischen Stählen, erreicht werden. Es ist auch schon angeregt worden,
ebene elektromagnetische Induktoren, iie ein Wanderfeld
erzeugen, beim Gießen von Turbinenschaufeln einzusetzen (A. L. Verte, Elektromagnitnaja
raslivka i obrabotka sigkogo metalla, Verlag Metallurgia,
Moskau 1967, deutsche Übersetzung. Gc-Seilschaft zur Förderung der Eisenhüttentechnik
GmbH, Düsseldorf, »Die elektromagnetische Technik beim Gießen und bei der Behandlung flüssiger Metalle«).
Nach Bild 49 dieser Veröffentlichung und dem zugehörigen Text soll der Induktor das am
dünneren Ende schneller abgekühlte Metall abtransportieren und es mit dem noch wärmeren Metall
mischen, wobei flüssiges Metall durch die Verminderung der Speiser eingespart werden soll und auch
die Schwindungsporosität und Blasen verminderl werden sollen. Durch die gleiche Veröffentlichung,
Bild 50 und zugehöriger Text, ist ein Vorschlag bekannt, die Kristallisation großer Gußslücke zu beeinflussen.
Dabei soll flüssiges Metall zwischen dem Gußkörper und einem Behälter zirkulieren, der mit
dem Gußstück durch die Kanäle zweier Induktionspumpen verbunden ist. Diese Einrichtung ist jedoch
unvorteilhaft. Die dünnen Pumpkanäle ermöglichen eine Beeinflussung des Gußstückes nur für kurze
Zeit nach Erstarrungsbeginn, da das Metall dann sehr schnell in den engen Kanälen erstarrt. Die durch
die Behandlung zu beseitigenden Gießfehler dagegen treten erst in einem späteren Stadium der Erstarrung
auf, in dem die Vorrichtung nicht mehr aktionsfähig ist. Des weiteren ist das Abnehmen des Induktorblockes
und die Trennung vom Gußstück sowie die Entfernung des erstarrten Metalls aus den Induktorkanälen
sehr aufwendig. An gleicher Stelle wird noch der Hinweis gegeben, bei unmittelbarem Anbringen
von Induktoren am Gußstück solle man die dickeren Stellen des Gußstückes wählen, da der Induktor dort
länger auf den Kristallisationsvorgang einwirken könne.
Die bekannten Einrichtungen zur elektromagnetischen Beeinflussung der Erstarrung Hüssiger Metalle
sind außer für Strangguß nur für relativ kleine Stahlgußteile angewendet worden und eignen sich wegen
der meist verwendeten hohen Frequenzen von 50 Hertz wegen der geringen Eindringtiefe der
elektromagnetischen Wellen in Stahl nicht für die Behandlung von schweren, dickwandigen Gußstücken
aus Eisen-Kohlenstoff-Legierungen.
Bei der Erstarrung derartiger Gußstücke unterscheidet
man im allgemeinen drei Kristallisationszonen, und zwar in unmittelbarer Nähe der Form-
wand einen schmalen Bereich feiner, regellos orientiener,
globulitischer Kristalle, einen sich daran anschließenden Bereich stengeiförmiger Kristalle mit
bevorzugter Wachstumsrichtung vom Rand zur Mitte hin, die mit zunehmender Entfernung von der Wand
größer und dendritisch verästelt werden, und schließlich im Kern die ausgedehnteste Zone von globulitischen
oder dendritischen Kristallen mit ungeordneter Orientierung. Dabei treten vor allem i:m Übergangsbereich
zwischen der gerichtet erstarrten Randzone und dem ungeordnet erstarrten Kern Anreicherungen
z. B. von Phosphor und Schwefel in Verbindung mit Fehlstellen auf, die auf nicht mehr
speisbare interdendritische Hohlräume und Gaskanäle zurückzuführen sind. Die Übergangszone
zeigt dementsprechend bei mechanisch-technologischen Prüfungen einen deutlichen Abfall in den
Verformungseigenschaften. Außerdem können die hier vorliegenden Fehlstellen bei der spanenden
Verformung angeschnitten werden und eine Nachbehandlung
erforderlich machen oder zum Ausfall des Stückes führen. Bei großen Schmiedeblöcken sind
nicht nur die Steigerungserscheinungen, sondern auch die als Fußsand bekannte Abscheidung nichtmetallischer
Einschlüsse im Fußteil des Blockes ein wesentlicher Ausschußfaktor.
Versuche, das Erstarrungsverhalten durch Impfen der Schmelze günstig zu beeinflussen, haben nur bis
zu Wandstärken der Gußstücke von etwa 250 mm Erfolg gebracht. Bei größeren Wandstärken verläuft
die Kristallisation derart langsam, daß wegen der zeitlichen Begrenzung der Impfwirkung der Behandlungseffekt
vor hinreichendem Fortschreiten der Kristallisation abgeklungen ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik wird die Aufgabe der Erfindung darin gesehen, bei
schweren, dickwandigen Gußstücken aus Eisen-KohlenstotF-Legierungen
den normalen Erstarrungsverlauf dahingehend zu beeinflussen, daß die Übergangszone
unterdrückt und eine möglichst feinkörnige, gleichachsige Kristallausbildung erzielt wird
und daß die nichtmetallischen Einschlüsse gleichmäßig über das Gußstück verteilt sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung gelöst
durch die Kombination folgender, zum Teil an sich bekannter Merkmale:
a) daß die Gußstücke mit einem oder mehreren linear fortschreitenden elektromagnetischen
Wanderfeldern mit einer Frequenz zwischen 0.5 und 10 Hertz, mit einer Wellenlänge von über
0,8 m behandelt werden, daß
b) die Richtung des Wanderns des oder der Wanderfelder periodisch geändert wird und daß
c) die Behandlung der Gußstücke mit den Wanderfeldern nach Erstarrung einer Randschicht beginnt
und vor dem Ende der Erstarrung abgeschlossen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht durch die Frequenz zwischen 0,5 und 10 Hz und die Wellenlänge
von über 0,8 m Eindringtiefen der elektromagnetischen Wellen über 10 bis 100 cm und eine
genügend große Rührgeschwindigkeit und somit eine Beeinflussung der dickwandigen Gußstücke zu einem
solch späten Zeitpunkt des Erstarrungsverlaufes, bei dem es zum Auftreten der oben beschriebenen Fehlstellen
kommt. Dadurch, daß in diesem Bereich noch eine kräftige Strömung aufgezwungen werden
kann, findet ein verstärkter Materialtransport statt, der ein Vielfaches des Diffusions- und Naturkonvektionstranspories
ausmacht. Hierdurch werden die
Temperatur und Konzentrationsgradienten innerhalb mischen und Anschweißungen bei metallischen Forder
Restschmelze abgebaut. Das macht das Auftre- men führen. Zur Verhinderung derartiger Schaden
ten der konstitutionellen Unterkühlung und als deren schlägt die Erfindung vor, daß die Behandlung des
Folge die Ausbildung einer fehlerhaften Übergangs- Gußstückes mit dem oder den elektromagnetischen
zone unwahrscheinlicher. Durch die verstärkte Be- 5 Wanderfeldern erst dann beginnt, wenn die erstarrte
wegung werden vorschießende Dendriten umgeknickt Randschicht eine Dicke von mindestens 10 bis 20 mm
und abgebrochen. Besonders die abgebrochenen erreicht hat.
Dendriten dürften in der Kernzone keimwirksam sein Die Beeinflussung der Kristallisation soll nur so
und bewirken ein feines Gefüge. Beide Einflüsse be- lange fortgeführt werden, wie bei unbeeinflußtem
wirken eine gleichmäßige Verteilung der nichtmetal- io Gefüge die fehleranfällige Übergangszone auftreten
lischen Einschlüsse. Insbesondere wird deren An- würde. Bei Überschreiten dieser Zone soll die spezisammlung
im Blockfuß großer Schmiedeblöcke ver- fische Rührkraft allmählich auf Null zurückgeregelt
mieden. werden. Eine elektroinduktive Beeinflussung auch
Die bisher besprochenen Maßnahmen unter a) in den Bereich der gleichachsigen Kristallisation
sollten erwartungsgemäß ausreichen, um die den- 15 hinein würde folgende Nachteile mit sich bringen,
dritische Erstarrung und die Ausbildung einer Über- Statt der sonst hier globulitisch ablaufenden Krigangszone
zu vermeiden. Versuche der Anmelderin stallisation würde die glattwandige langsam in eine
haben jedoch ergeben, daß trotz einer gewissen Ver- rauhwandige Erstarrung übergehen und zu den Nachbesserung
diese Fehler immer noch, wenn auch in teilen führen, die in der vorherliegenden Erstarverringertem
Umfang, auftraten. Es hat sich nun ge- 20 rungszone durch die Behandlung vermieden worden
zeigt, daß bei der erfindungsgemäßen periodischen sind. Die Restschmelze würde sich derartig mit den
Änderung der Richtung des Wanderfeldes nach b), Elementen anreichern, die die Liquidustemperaturen
durch die zusätzlich eine gewisse Turbulenz erreicht absenken, daß besonders bei großen Gußstücken un-
und die Einstellung stationärer Bedingungen verhin- tragbare Konzentrationsunterschiede zwischen Randdert
wird, in allen Fällen befriedigend fehlerfreie as und Kernzone auftreten würden. Durch das lang-Gußstücke
erzeugt werden konnten. same Zurückregeln der spezifischen Rührkraft wird
Dadurch, daß die Behandlung mit den Wanderfei- ein scharfer Übergang zwischen beeinflußter und
dem nach c) nach Erstarrung einer Randschicht be- unbeeinflußter Primärgefügeausbildung mit entginnt,
wird verhindert, daß die Form durch die strö- sprechend unterschiedlichen Eigenschaften vermiemende
Eisen-Kohlenstoff-Legierung beschädigt wird, 30 den. Möglichst gleichmäßige Eigenschaften über den
was zu Schaden in der Oberfläche der Gußstücke füh- Gesamtquerschnitt des Gußstückes können dadurch
ren kann. Sie soll vor dem Ende der Erstarrung ab- erreicht werden, daß die Behandlungszeit mit den
geschlossen werden, um eine zu starke Anreicherung elektromagnetischen Wanderfeldern maximal 50" 0
der seigernden Elemente in der Mitte des Gußstückes der Gesamterstarrungszeit des Gußstückes beträgt.
zu vermeiden. 35 Zur Beeinflussung des Erstarrungsverhaltens von
Eine sichere Beeinflussung des Erstarrungsver- schweren Schmiedeblöcken hat sich eine Vorrichtung
haltens der Gußstücke bei geringem apparativem als vorteilhaft erwiesen, die aus einer Eisenkokille
Aufwand ist dadurch erreichbar, daß die elektro- und einem ein elektromagnetisches Wanderfcld ermagnetischen
Wanderfelder an der fortschreitenden zeugenden Induktor besteht, wobei der Induktor be-Erstarrungsfront
eine spezifische Rührkraft von 5 bis 4° züglich der Wanderrichtung des Feldes parallel zur
600 Newton je qm, vorzugsweise zwischen 20 und Kokillenachse und bevorzugt überwiegend im unteren
150 Newton je qm. erzeugen. Diese Rührkraft kann Bereich der Kokille angeordnet ist und der dom Innach
der folgenden bekannten Formel berechnet duktor gegenüberliegende Bereich der Kokiiic uns
werden ^ nicht ferromagnetischem Material, der übrige Be-
,, _ ί μ - VY 45 reich aus feTomagnetischem Gußeisen besteht. Die
/ - μ0 noe . mehrteilige Kokille wird durch Bandagen zusammen
gehalten. Das auf diese Weise gebildete Fenster au*
Dabei ist /' die spezifische Rührkraft (in nicht ferromagnetischem Material ermöglicht da=
Newton/qm) in der Schmelze in einem Abstand y Eindringen des elektromagnetischen WanderfeHes.
(in m) von der Spulenoberfläche, wenn die magneti- 50 Als solches Material kommen ζ B austeniti-ehe
sehe Feldstärke an der SpulenoberflächeH0 (in A/m) Stähle, Gußeisenwerkstoffe oder Kupferlegierung
beträgt und τ die Polteilung des Induktors (in m) ist. sowie Massen oder Steine aus Graphit oder Keramik
H0 ist die Induktionskonstante = An- 10-7H/m. Die in Frage. Durch die Anordnung des Induktors /um
Polteilung r der Rührspule ist gleich der halben WeI- Blockfuß hin wird in diesem Bereich eine verstärkt
lenlänge der fortschreitenden elektromagnetischen 55 Strömung herbeigeführt, die nichtmetallische F.in-Welle.
Versuche der Anmelderin haben gezeigt, daß Schlüsse gemeinsam mit dendritischen Kristallen vom
es vorteilhaft ist, beim Vorrücken der Erstarrungs- Fuß des Blockes, der besonders störanfällig be/>>front
durch allmähliche Steigerung der Stromstärke lieh der Anhäufung nichtmetallischer Einschlüsse ist.
im Induktor einen Abfall der spezifischen Rührkraft wegtransportiert.
an der Erstarrungsfront auf unter 5 bzw. 20 Newton 60 Für die Behandlung von Formgußstücken empje
qm zu vermeiden. fiehlt die Erfindung eine Vorrichtung aus einer kera-
Im einzelnen kann die Erfindung wie folgt vorteil- mischen Form, die von aus Einzelteilen zusammcn-
haft ausgestaltet sein: gesetzten Formkästen umgeben ist. und aus einem
Eine zu frühzeitige starke Bewegung der flussigen ein elektromagnetisches Wanderfeld erzeugenden In-
Eisen-Kohlenstoff-Legierung kann dazu führen, daß 65 duktor. Dabei bestehen nur die im Bereich des clek-
die bereits erstarrte Randschale des Gußstückes tromagnetischen Wanderfeldes befindlichen Teile der
wieder aufschmilzt. Dies kann zu Schäden in der Formkästen aus nicht ferromagnetischem Material.
Haut des Gußstuckes und zu Durchbrachen bei kera- die übrigen sind aus Gußeisen Das ermöglicht bei
Geringhaltung der Aufwendungen für die Formkästen einen guten Wirkungsgrad des Induktors.
Zur Erleichterung des Anpassens der elektromagnetischen Rührvorrichtung an die Form der
Gußslücke besteht der Induktor mit Eisenjoch aus mehreren, gegeneinander beweglichen Teilen. Dabei
kann ein guter magnetischer Schluß zwischen den Einzelteilen der Spulen dadurch erreicht werden, daß
die Eisenjoche der einzelnen, gegeneinander beweglichen Teile zahnförmig ineinandergreifen und um
eine die Zähne durchsetzende Achse klappbar sind. Eine noch bessere Beweglichkeit, allerdings unter
Inkaufnahme von größeren magnetischen Verlusten, erreicht man, wenn man die Einzelteile der Induktoren
ohne verbindenden Eisenkern am Gußstück anordnet.
Im folgenden soll an Hand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gegeben werden.
Es zeigt im einzelnen
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Behandlung von
Schmiedeblöcken in seitlicher Ansicht, teilweise im Schnitt,
F i g. 2 eine Ansicht von oben, teilweise im Schnitt, der Vorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 das Verfahren zur Beeinflussung des Erstarrungsvorganges
bei einem Hammerbären,
F i g. 4 eine Rührspule aus zwei gegeneinander beweglichen Teilen,
Fig. 5 eine senkrechte Ansicht zu Fig. 4,
F i g. 6 und 7 die Anpassung von Rührspulen mit beweglichen Einzelteilen einer anderen Ausführungsform an ein im Querschnitt rechteckiges und an ein
im Querschnitt kreisförmiges Gußstück,
F i g. 8 die Behandlung eines großen Laufrings,
F i g. 9 einen teilweisen, senkrechten Schnitt nach AB entsprechend Fig. 8,
Fig. 10 die Behandlung eines Kurbelwellenhubes,
teilweise im Schnitt,
Fig. 11 eine zu Fig. 10 senkrechte Ansicht.
Nach Fig. 1 wird ein Verfahren zur Beeinflussung
der Erstarrung von Gußstücken aus Eisenlegierungen in wenigstens zum Teil aus unmagnetischen Stoffen
bestehenden Formen durch Einwirken räumlich fortschreitender elektromagnetischer Felder von wechselnder
Richtung ausgeführt. Dabei wird das schwere dickwandige Gußstück 1 nach Erstarren einer Randschicht
2 mit einem linear fortschreitenden elektromagnetischen Wanderfeld behandelt, das von einem
Induktor 3 erzeugt wird und eine Frequenz von 0,5 Hz hat. Die Polteilung der Spule 3 beträgt 2 m,
dementsprechend die Wellenlänge der elektromagnetischen Welle 4 m. Der Induktor 3 arbeitet mit zwei
Stromkreisen 31 (Leitungen voll ausgezeichnet) bzw. 32 (Leitungen strichliert), in denen je ein Satz von
vier Spulen 33, 34, 35, 36 bzw. zwei Spulen 37, 38 zusammengeschaltet ist. Die beiden bei 31 bzw. 32
eingespeisten Wechselströme haben eine Phasenverschiebung von rund 90° gegeneinander. Die Richtung
des Wanderns des elektromagnetischen Wanderfeldes ist parallel zur Blockachse 4. Die Richtung des
Wanderns des Feldes wird periodisch alle 2 Minuten geändert. Der der Rührspule 3 gegenüberliegende
Bereich der Kokille 5 ist aus austenitischem Stahl 6 (in Fig. 2 strichliert gezeichnet), der übrige Bereich
7 aus ferromagnetischem Gußeisen.
Fig. 3 zeigt die Behandlung eines liegend gegossenen oberen Hammerbären 8, 9 in einer keramischen
Form 10, dabei wird der Induktor 11, der am Schaft 8
des Hammerbären anliegt, mit geringerer Leistung beaufschlagt als der Induktor 12, der am größervolumigen
Kopf 9 des Hammeibären anliegt. Aul diese Weise erreicht man eine gleichmäßige spezifische
Rührkraft im gesamten Gußstück.
Der Induktor nach den F i g. 4 und 5 besteht aus zwei gegeneinander beweglichen Teilen 13, 14 deren
ίο Eisenjoche zahnförmig ineinandergreifen (15, 16)
und die um eine die Zähne durchsetzende Achse 17 klappbar sind. Die Rührspulen nach F i g. 6 und 7
sind mehrteilig ohne verbindenden Eisenkern und darum besonders gut an verschiedene Gußstückformen
anpaßbar, so an die im Querschnitt rechteckige Form 118 oder die im Querschnitt runde Form 19.
Nach Fig. 8 wird ein großes sperriges Gußstück, hier ein Laufring, mit zwei Induktoren 21, 22 behandelt.
Deren Wanderfelder sind jeweils so geschaltet, daß sie gleichsinnig verlaufen, d. h., daß sie das Metall
des Laufrings beide entweder im oder entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn fördern. Es ist von den
Abmessungen der Induktoren und der Gußstücke abhängig, ob zur ausreichenden Beeinflussung der Erstarrung
ein oder mehrere Induktoren eingesetzt werden müssen.
Die Fig. 10 und 11 zeigen die Behandlung eines
Kurbelhubes 23 in zwei Ansichten. Die Betriebs- und Untersuchungsergebnisse bei der Behandlung der
Kurbelhübe sollen im folgenden angegeben werden.
Es wurde mit einem zweiphasigen Induktor mit
288 VA Leistung Kurbelhübe mit einem Gießgewicht von 26 t behandelt. Die Hübe waren dabei in Kastensätzen
geformt, deren im Wirkungsbereich des Induktors 11 liegende Seite 24 und Stirnwände 25 aus
austenitischem Stahl bestanden, um das Eindringen des elektromagnetischen Wanderfeldes durch die
Kastenwände in das Gußstück 23 zu erleichtern. Die Fortbewegungsrichtung des elektromagnetischen
Wanderfeldes wurde alle zwei Minuten geändert, die Rührleistung des Induktors von dem Beginn des
Rührens von 5 kVA bis auf 110 kVA in Schritten gesteigert.
Zum Aufbau einer genügend starken Randschale, die nicht etwa durch die verstärkte Bewegung
der Restschmelze nach dem Beginn des Rührens wieder aufgelöst werden konnte, wurde mit der Behandlung
erst 45 Minuten nach Gußende begonnen. Durch die Erhöhung der Rührleistung mit dem Fortschreiten
der Erstarrung wurde eine annähernd konstante bzw. sogar eine geringe Steigerung der spezifischen
Rührkraft vor allem im Bereich der zu entfernenden Schattenstreifen an der fortschreitenden
Erstarrungsfront erreicht. Nach 7 Stunden Erstarrungszeit, bei einer Gesamterstarrungszeit von rund
24 Stunden, wurde die Induktorleistung innerhalb einer Stunde schrittweise bis auf Null zurückgereaelt.
Dadurch wurde der Aufbau von Seigerungs- "und Konzentrationsunterschieden im Kern des Gußstücks
vermieden. Baumannabdrücke und Primär^efügeätzungen
an Platten, die zwischen dem Speiser 26 und dem eigentlichen Gußstück 23 entnommen
wurden, zeigten erhebliche Verbesserungen gegenüber Proben, die aus unbehandelten gleichartigen
Stücken stammten. Sie hatten feinkörnigeres Primär-
gefüge, kaum erkennbare Seigerungszonen und nur sehr vereinzelte Schattenstreifen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Beeinflussung des Erstarrungsvorgangs von schweren, dickwandigen Gußstücken
aus Eisen-Kohlenstoff-Legierungen in wenigstens zum Teil aus unmagnetischen Stoffen
bestehenden Formen durch Einwirkung räumlich fortschreitender, elektromagnetischer Felder von
wechselnder Richtung, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, zum Teil an
sich bekannter Merkmale:
a) daß die Gußstücke mit einem oder mehreren linear fortschreitenden elektromagnetischen
Wanderfeldern mit einer Frequenz zwischen 0,5 und 10 Hertz, mit einer Wellenlänge
von über 0,8 m behandelt werden, daß
b) die Richtung des Wanderns des oder der Wanderfelder periodisch geändert wird und
daß
c) die Behandlung der Gußstücke mit den Wanderfeldern nach Erstarrung einer Randschicht
beginnt und vor dem Ende der Erstarrung abgeschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Gußstückes
(1) mit den elektromagnetischen Wanderfeldern erst dann beginnt, wenn sich mindestens
eine 10 bis 20 mm starke, erstarrte Randschicht (2) gebildet hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke nach dem
Überschreiten der fehleranfälligen Teile des Gußstückes durch die Erstarrungsfront allmählich
auf Null zurückgeregelt wird, wobei die Gesamtbehandlungszeit mit den elektromagnetischen
Wanderfeldern maximal 50°Ό der Gesamterstarrungszeit des Gußstückes beträgt.
4. Vorrichtung zur Beeinflussung des Erstarrungsverhaltens von schweren Schmiedeblöcken
nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aus einer Eisenkokille mit einem
ein elektromagnetisches Wanderfeld erzeugenden Induktor, dadurch gekennzeichnet, daß der
induktor (3) bezüglich der Wanderrichtung des Feldes parallel zur Blockachse (4) vorzugsweise
überwiegend im unteren Teil der Kokille (5) angeordnet ist und der dem Induktor (3) gegenüberliegende
Bereich der Kokille (5) aus nicht ferromagnetischem Material (6), der übrige Bereich
(7) aus ferromagnetischem Gußeisen besteht.
5. Vorrichtung zur Beeinflussung des Erstarrungsverhaltens von schweren Formgußslücken
nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aus einer keramischen Form, die von aus
Einzelteilen zusammengesetzten Formkästen umgeben ist, und aus einem ein elektromagnetisches
Wanderfeld erzeugenden Induktor, dadurch gekennzeichnet, daß nur die im Bereich des elektromagnetischen
Wanderfeldes befindlichen Teile der Formkästen aus nicht ferromagnetischem Material
bestehen.
6. Induktor mit Eisenjoch zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche T
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der induktor aus mehreren gegeneinander beweglichen Teilen
(13, 14) besieht.
7. Induktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenjoche der einzelnen
gegeneinander beweglichen Teile (13, 14) zahnförmig (15, 16) ineinandergreifen und um eine
die Zähne durchsetzende Achse (17) klappbar sind.
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-
1970
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