DE4443937A1 - Metall- oder Legierungs-Herstellungsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Metall- oder Legierungs-Herstellungsverfahren, bei dem ein Leitfähig­ keitsdiagramm eines Ingots erstellt wird und die gemessenen Werte weitergeleitet werden, um die Herstellungsbedingungen für die nächste Stufe des Metall- oder Legierungs- Herstellungsverfahrens einzustellen, insbesondere bezieht sie sich auf ein Herstellungsverfahren, das zur Herstellung einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung geeignet ist.

Metallprodukte werden beispielsweise zunächst durch Mischen der Ausgangsmaterialien, wie einem Hauptausgangs­ material, Additiven und ähnlichem, ein anschließendes Schmelzen dieser Ausgangsstoffe, ein Gießen des geschmolzenen Metalls unter Erhalt von Ingots, eine anschließende Verarbeitung der Ingots durch Walzen und Verpressen und ähnliches, hergestellt. Da die Qualität der Ingots in bemerkenswerter Weise die Qualität des Endproduktes beeinflußt, ist es erforderlich zunächst die Qualität der Ingots zu erhöhen. Zu diesem Zweck muß die Qualität der Ingots in den Herstellungsstufen ermittelt werden und entweder oder sowohl die Schmelz- und Gießbedingungen müssen auf der Grundlage der erhaltenen Ergebnisse gesteuert werden.

Üblicherweise erfolgte die Beurteilung der Qualität der Ingots auf Grundlage der Ergebnisse, die aus Prüfverfahren erhalten wurden, wie dem Hochtemperatur-Zugversuch, der Hochtemperatur-Schlagprüfung, den Beobachtungen der Makro- und Mikrostrukturen eines Querschnitts des Ingots, den Fehler­ prüfungen, einschließlich des Eindringprüfverfahrens und einer UT-(Ultraschall)-Materialprüfung und ähnlichem, denen einige Proben der Ingots unterzogen wurden.

Um jedoch die vorstehende Qualitätsprüfung durchführen zu können, mußten die Ingotstücke, nachdem ein Teil des Ingots aus- bzw. zugeschnitten worden war, in die für die Prüfkörper vorgegebene Form gebracht werden und auch eine Vielzahl an Prüfungen ausgeführt werden. Dies beansprucht viel Zeit und ist sehr teuer.

Die Annehmbarkeit der Arbeitsbedingungen auf jeder Stufe des Verarbeitungsverfahrens von den Ingots zu dem Endprodukt und die Eigenschaften des Endprodukts können nur zu der Zeit beurteilt werden, wenn das Verarbeitungsverfahren bereits bis zur nächsten Stufe fortgeschritten ist. Deshalb ist es schwierig bei der Qualitätsprüfung vom Stand der Technik die Ergebnisse der Qualitätsprüfung der Ingots in die nächste Stufe des Verarbeitungsverfahrens einzubeziehen und Produkte von schlechter Qualität auf einer frühen Stufe des Ver­ arbeitungsverfahrens von den Ingots zu dem Endprodukt zu finden und zu entfernen. Wenn ein Bereich auftritt, der örtlich in einem Ingot eine Restspannung aufweist, bildet dieses Ingot während des Warmverarbeitungsverfahrens leicht Sprünge bzw. Risse. Üblicherweise schreitet das Ver­ arbeitungsverfahren des Ingots jedoch bevor Prüfdaten erhalten werden fort, da die Messungen, mit denen Informationen erhalten werden sollen, etwa über die Verteilung der Restspannung und ähnliches, viel Zeit erfordern. Das heißt, wenn die Qualitätsprüfung beendet wurde, wurde der Ingot, von dem zu erwarten ist, daß er in dem anschließenden Verarbeitungsverfahren zu dem Endprodukt ein Produkt von schlechter Qualität liefert, bereits der nächsten Stufe zugeführt und es ist deshalb schwierig, eine Produktivitätsabnahme und ein Anwachsen der Herstellungskosten aufgrund der Erzeugung von Produkten von schlechter Qualität zu verhindern.

Außerdem wird ein zerstörungsfreies Prüfverfahren unter Verwendung eines optisch-induzierten Bilderzeugungsverfahrens vorgeschlagen (US-P 510.112). Gemäß diesem Verfahren wird der Gegenstand der Prüfung einer modulierten Wärmequelle ausgesetzt, um eine Veränderung der Temperatur in einem Teil des zu prüfenden Gegenstandes herbeizuführen. Eine lokale Veränderung der Leitfähigkeit, die durch diese lokale Veränderung der Temperatur erzeugt wird, wird mittels einer Wirbelstromsonde ermittelt und die ermittelte Veränderung der Leitfähigkeit wird aufgezeichnet, um ein Diagramm des Ansprechbereiches der Sonde zu erstellen. Im Stand der Technik findet sich jedoch kein Hinweis betreffend die Anwendung auf die Qualitätsprüfung eines Legierungsingots. Diese Verfahren erlaubt, sogar wenn es auf ein Legierungs-Herstellungs­ verfahren angewandt wird, selbst keine rasche Qualitätsprüfung des Ingots in dem Legierungs-Herstellungsverfahren.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Metall- oder Legierungs- Herstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen, in dem Schmelz- und/oder Gießbedingungen zum Erhalt einer perfekten Formgußmasse bzw. eines perfekten Gußmaterials leicht und einfach erhalten werden können, wobei diese Schmelz- und/oder Gießbedingungen in dem nachfolgenden Schmelz- oder Gießverfahren ihren Niederschlag finden, wobei jedes Ingot, das die Möglichkeit aufweist, ein Produkt von schlechter Qualität zu liefern, ermittelt und entfernt werden kann und dadurch eine Verbesserung der Produktivität und eine Erniedrigung der Herstellungskosten erreicht werden kann.

Das erfindungsgemäße Metall- oder Legierungs-Herstellungs­ verfahren umfaßt die Stufen des Erhalts eines Leitfähigkeits- Verteilungsmusters durch Ermittlung der Leitfähigkeit auf der Oberfläche oder dem Querschnitt eines Gußmaterials und die auf dem Leitfähigkeits-Verteilungsmuster beruhende Neueinstellung der Schmelz- und/oder Gießbedingungen für die Ausgangsmaterialien.

Gemäß dem Metall- oder Legierungs-Herstellungsverfahren können die optimalen Schmelz- und/oder Gießbedingungen ent­ sprechend der Zusammensetzung und ähnlichem erhalten werden und die Qualität der Ingots und die Materialeigenschaften können nach dem Verarbeitungsverfahren vorhergesagt werden, da das Leitfähigkeits-Verteilungsmuster durch Ermittlung der Leitfähigkeit auf der Oberfläche oder dem Querschnitt des Gußmaterials erhalten wird und die Schmelz- und/oder Gießbedingungen für Ausgangsmaterialien auf Grundlage des Leitfähigkeits-Verteilungsmusters neu eingestellt werden.

Deshalb ist die Erfindung für die Verbesserung der Produktivität und der Effektivität und einer Senkung der Kosten äußerst nützlich, da die Schmelz- und/oder Gießbedingungen schnell in die optimalen Bedingungen überführt werden können, so daß die Herstellung eines Produktes von schlechter Qualität in den nachfolgenden Stufen vermeidbar ist und jedes Produkt, von dem festgestellt wurde, daß es eine schlechte Qualität aufweist kann auf einer frühen Stufe des Verarbeitungsverfahrens entfernt werden und somit kommt es zu einer Verbesserung der Ausbeute am Ende des Walzverfahrens und anderer Verarbeitungsverfahren.

Fig. 1 ist ein Beispiel eines Leitfähigkeits-Konturen­ diagramms,

Fig. 2 ist ein Fließdiagramm des Metall- oder Legierungs- Herstellungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 ist ein Leitfähigkeits-Konturendiagramm, das von dem Metall- oder Legierungs-Herstellungsverfahren gemäß der gleichen Ausführungsform der Erfindung erhalten wurde,

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Apparatur gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt,

Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Sensorbereich davon zeigt,

Fig. 6 ist ein Konturendiagramm, das die Leitfähigkeits­ verteilung von Beispiel 1 zeigt,

Fig. 7 ist ein Konturendiagramm, das die Leitfähigkeits­ verteilung von Beispiel 2 zeigt,

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Apparatur gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt,

Fig. 9 ist ein Konturendiagramm, das die Leitfähigkeits­ verteilung aus Beispiel 3 zeigt.

Erfindungsgemäß wird die Leitfähigkeit auf der Oberfläche oder dem Querschnitt des Metall- oder Legierungsgußmaterials ermittelt und ein Leitfähigkeits-Verteilungsmuster als Leit­ fähigkeits-Konturendiagramm erstellt, zum Beispiel durch Verbindung der Punkte, die die gleiche Leitfähigkeit aufweisen mittels einer gebogenen Linie. Die Leitfähigkeit eines Gußmaterials verändert sich entsprechend dem Zustand der festen Lösung der zugegebenen Elemente. In ausscheidungs­ gehärteten Legierungen, wie einer Cu-Fe-Legierung und ähnlichem, erweitert sich in einem höheren Temperaturbereich der Grenzwert der festen Lösung der zugegebenen Elemente in bezug auf den Hauptbestandteil und sie erniedrigt sich bei einer Abnahme der Temperatur. In solch einer Verbindung wird die Menge an fester Lösung und an Ausscheidung des zugegebenen Elements durch die Verfestigungstemperatur oder die Ab­ kühlungsgeschwindigkeit nach der Wärmebehandlung des Ingots bestimmt. Das heißt, wenn das Ingot schneller als ein bestimmter Grenzwert abgekühlt wird, kann die Abnahme der Menge an fester Lösung der Abkühlgeschwindigkeit nicht folgen, so daß der Anteil der Menge an fester Lösung des zugegebenen Elementes in der Legierung hoch ist, das heißt, je schneller die Abkühlgeschwindigkeit ist, desto höher ist die Menge an fester Lösung des zugegebenen Elements.

Andererseits beeinflußt die Menge an fester Lösung des zugegebenen Elements in bedeutender Weise die Leitfähigkeit der Gußlegierung, wobei eine derartige Beziehung besteht, daß die Leitfähigkeit der Legierung entsprechend der Zunahme der Menge an fester Lösung des zugegebenen Elements niedriger wird und entsprechend der Abnahme der Menge an fester Lösung des zugegebenen Elements zunimmt. Wenn deshalb die Leitfähigkeit an jedem Punkt auf der Oberfläche oder dem Querschnitt des Ingots ermittelt wird und wenn das Verteilungsmuster der Leitfähigkeit als ein zwei- oder dreidimensionales Leit­ fähigkeits-Konturendiagramm gezeigt wird, kann der Erwärmungsverlauf, der Ausscheidungszustand des zugegebenen Elements, die Verteilung der Verunreinigungen bzw. Fremdstoffe und ähnliches des Gußmaterials auf Grundlage des Konturen­ diagramms leicht analysiert werden. Ferner erfordert die Leitfähigkeitsermittlung keine komplizierte Probenvorbereitung und ähnliches, so daß diese Analysen innerhalb kurzer Zeit durchgeführt werden können.

Fig. 1 ist ein Beispiel eines Leitfähigkeits-Konturen­ diagramms, daß das Leitfähigkeits-Verteilungsmuster auf dem Querschnitt eines Ingots zeigt. Wie in dem Muster 1 gezeigt ist, ist die Leitfähigkeit an dem Rand niedriger und im Zentrum des Querschnitts des Ingots höher, wobei jede Leitfähigkeitskontur in nahezu den gleichen Abständen angeordnet ist und keine kleine abgeschlossenen Zone bildet. In diesem Fall, kann der Schluß gezogen werden, daß die Gießbedingungen geeignet waren.

Wenn in einem Fall, wie dem in Muster 2 gezeigten, die Konturen asymmetrisch sind und der Gradient der Leitfähigkeit (darauf wird nachstehend als "der Gradient" Bezug genommen) entweder auf der rechten oder der linken Seite des Ingots größer ist und kleine geschlossene Zonen auftreten, kann der Schluß gezogen werden, daß die Temperaturverteilung der Form nicht gleichmäßig war, da die Fließgeschwindigkeit von entweder dem primären oder dem sekundären Abkühlwasser auf der rechten und linken Seite der Form unterschiedlich war oder daß aufgrund eines Ungleichgewichtes der rechten und linken Verteilereinrichtungen für das flüssige Metall ein Fluß des geschmolzenen Metalls von der linken zu der rechten Seite dieses Musters erfolgte.

Wie in Muster 3 gezeigt, sind in diesem Fall kleine geschlossene Zonen entweder auf der rechten oder der linken Seite angeordnet, so daß angenommen werden kann, daß eine ungleichmäßige Abkühlung zwischen den beiden Seiten erfolgte, oder daß es während der Verwendung der Form zu einer dynamischen Verzerrung der Form kam, oder daß während der wiederholten Verwendung der Form eine statische Verzerrung auftrat. Es darf auch angenommen werden, daß eine Entmischung des zugegebenen Elements erfolgte, und daß Gas in die kleine geschlossene Zone eingeschlossen wurde.

Wie in Muster 4 gezeigt, kann für den Fall, daß eine Einschnürung der Kontur in der Mitte des Ingots auftritt, der Schluß gezogen werden, daß eine übermäßige primäre Abkühlung der beiden Seiten des Ingots erfolgte, so daß die Restspannung des Ingots auf beiden Seiten hoch war. Wenn die Restspannung örtlich hoch ist, kann es zu Sprüngen während des Erwärmungsschrittes beim Warmwalzen kommen. Es wird auch angenommen, daß sie einen schlechten Kontakt zwischen der Form und der Ingothülle erzeugt, da die Gestalt der Form (Länge, Neigung der Form und ähnliches) der Legierung nicht entspricht.

Wie in Muster 5 gezeigt, darf für den Fall, daß der Gradient an dem Rand größer und im Inneren des Ingots kleiner ist, angenommen werden, daß das Erstarrungs-Schmelzbad zu tief war, die primäre Abkühlung gut, aber die sekundäre Abkühlung nicht gut war, oder die Gießgeschwindigkeit zu hoch war.

So können die nachstehenden Informationen aus einem Leitfähigkeits-Verteilungsmuster auf der Oberfläche oder dem Querschnitt des Ingots erhalten werden:

• (1) Informationen über die Gestaltung, wie Material­ eigenschaften und die Gestalt der Gußform, die primären und sekundären Abkühlbedingungen und ähnliches.
• (2) Informationen über das Auftreten oder das Nicht-Auftreten einer dynamischen oder statischen Verzerrung der Form.
• (3) Informationen über die Eigenschaften der Oberfläche der Form (Anwesenheit oder Abwesenheit einer Beschichtung (plating)) und dem Verhalten des Flusses.
• (4) Informationen über die Entmischung des zugegebenen Elementes in dem Ingot.
• (5) Informationen über die Beziehung zwischen der Temperatur des geschmolzenen Metalls und dem eingeschlossenen Gas.
• (6) Informationen über die An- oder Abwesenheit von Defekten und Sprüngen, und über das Ausmaß der Restspannung in dem Ingot nach dem Gießen.

Ferner können einwandfreie Legierungsingots durch Ein­ richten der Schmelz- und/oder Gießbedingungen, die auf der vorstehenden Information beruhen, erhalten werden. Außerdem ist die Zeit, die für eine solche Analyse erforderlich ist, kürzer als die vom Stand der Technik, da dieses Analyseverfahren unter Verwendung der Leitfähigkeit im Gegensatz zu dem Analyseverfahren vom Stand der Technik keine aufwendige Probenpreparation erfordert. Deshalb kann die Analyse und Simulation der Materialeigenschaften beendet werden, bevor der Legierungsingot den verschiedenen Stufen nach dem Gießen zugeführt wird, so daß ein Ingot, der möglicherweise zur Erzeugung einer schlechten Qualität führt, vor der Verarbeitung entfernt werden kann. Dadurch kann die Produktivität verbessert werden und die Herstellungskosten verringert werden. Die vorstehend erwähnte Information kann ebenfalls zur Gestaltung einer besseren Form verwendet werden.

Ferner kann die Erfindung zusätzlich zu der Cu-Fe- Legierung auf andere ausscheidungsgehärtete Legierungen, wie eine Kupferlegierung, eine Aluminiumlegierung, eine Eisen­ legierung und ähnliches angewandt werden.

Ferner kann die Erfindung auf andere Legierungen vom festen Lösungstyp als auf ausscheidungsgehärtete Legierungen angewandt werden, wenn irgendein Element als eine Markierungs­ substanz hinzugegeben wurde, das in der Lage ist, die Grenzen der festen Lösung gemäß der Veränderung der Temperatur zu verändern, um die der Zusammensetzung und der Art der Legierung entsprechenden optimalen Schmelz- und/oder Gießbedingungen zu erhalten.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail erklärt. Fig. 2 ist ein Fließdiagramm, das ein Metall- oder Legierungs-Herstellungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Zuerst werden in der Stufe 1 unter Berücksichtigung der Herstellungsbedingungen, wie der Art des zu gießenden Metalles oder der zu gießenden Legierung, der Gestalt des gegossenen Produkts, der Bedingungen der Her­ stellungsapparatur und ähnlichem, basierend auf der ange­ häuften technischen Sachkenntnis, die Bedingungen für das Schmelzen und Gießen ermittelt.

Dann erfolgt in Stufe 2, das tatsächliche Schmelzen und Gießen des Metalls oder der Legierung gemäß den in Stufe 1 ermittelten Bedingungen, um die Ingots zu erhalten. Das Gießen erfolgt gemäß dem kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Gießverfahren, das üblicherweise für die kommerzielle Her­ stellung von Metallmaterial angewandt wird.

Auf Stufe 3 wird die Leitfähigkeit des Ingots gemessen und auf Grundlage der erhaltenen Ergebnisse ein Leit­ fähigkeits-Konturendiagramm erstellt. Die Messung der Leit­ fähigkeit erfolgte beispielsweise nach dem nachstehenden Verfahren. Zunächst wird die Leitfähigkeit für eine zu messende Oberfläche, wie die Oberfläche oder der Querschnitt des Ingots, automatisch mittels der zu der Oberfläche der Probe parallelen Bewegung eines Meßsensors eines Leitfähig­ keits-Meßgeräts vom Wirbelstromtyp, die mit konstanter Ge­ schwindigkeit erfolgt, gemessen. Die Auflösung und die Meßgeschwindigkeit kann durch Veränderung des Durchmessers der Spitze des Meßsensors verändert werden, sowie durch Veränderung des Einlaßzyklus des Signals (intake cycle of signal) des Meßsensors und/oder der Bewegungsgeschwindigkeit des Meßsensors. Wo ein Meßsensor mit einem Durchmesser der Spitze von 5 mm verwendet wird, wird der Einlaßzyklus des Signals auf einen Wert von 40/s und die Bewegungs­ geschwindigkeit des Meßsensors auf 100 mm/s eingestellt, wobei die Leitfähigkeit mit einer Geschwindigkeit von 50 mm²/s mit einer Auflösung von 2,5 mm gemessen werden kann. Zusätzlich zu dem vorstehend erwähnten Verfahren, kann die Leitfähigkeit auch unter Verwendung anderer Verfahren gemessen werden, d. h. mittels eines Verfahrens, bei dem es dem Sensor gestattet wird, sich in einem konstanten Zyklus nach oben und unten zu bewegen und sich während seiner Aufwärtsbewegung mit dem vorgegebenen Abstand fortzubewegen, während es ihm während seiner Abwärtsbewegung gestattet ist, mit der Probe in Berührung zu treten, oder ein Verfahren, bei dem es einer Scheibe, auf deren Rand verschiedene Meßsensoren aufgebracht sind, gestattet wird, sich auf der Oberfläche der zu messenden Probe zu drehen, so daß jeder Sensor nacheinander mit der Probe in Berührung tritt. In jedem Fall werden Signale aus dem Meßsensor in eine EWS, einen Personalcomputer und ähnliches eingegeben und verarbeitet, um alle Punkte, die die gleiche Leitfähigkeit aufweisen, durch eine gekrümmte Linie zu verbinden. Dadurch kann die exakte Verteilung der Leitfähig­ keit angegeben werden. Ferner kann, falls notwendig, ein drei­ dimensionales Leitfähigkeits-Konturdiagramm erstellt werden, indem eine Messung der Leitfähigkeit der Probe mit in bezug auf das Zentrum gleichem Abstand erfolgt, nachdem die neue Oberfläche einem Schleifen zu einer willkürlichen Tiefe unterzogen wurde.

Ferner kann der Meßsensor des vorstehend erwähnten Leitfähigkeits-Meßgeräts vom Wirbelstromtyp für die Messung der Leitfähigkeit paramagnetischer Materialien verwendet werden. In Stufe 4 wird schließlich die Qualität des Ingots, basierend auf dem Leitfähigkeits-Konturendiagramm, beurteilt. Genauer gesagt, wird zum Beispiel ein wie in Fig. 1 gezeigtes Muster zuvor als Standardmuster erstellt und mit einem Konturendiagramm-Muster verglichen, das aus der Probe erhalten wurde, um die Qualität des Ingots zu beurteilen. Wenn das Konturendiagramm-Muster, das aus der Messung erhalten wurde, dem in Fig. 1 gezeigten Muster 1 gleicht, kann davon ausgegangen werden, daß die Qualität des Ingots akzeptabel ist. In diesem Fall schreitet das Verfahren zu Stufe 5 fort, um das Warmwalzen durchzuführen, dann über verschiedene Verfahren zu Schritt 6, um das Endprodukt herzustellen. Wenn das Konturendiagramm-Muster, das aus der Messung erhalten wurde, irgendeinem Muster von 2 bis 5 ähnelt, werden entweder oder sowohl die Schmelz- und Gießbedingungen gemäß den erhaltenen Muster neu eingestellt.

Erfindungsgemäß kann die Qualität des Ingots, basierend auf den Leitfähigkeits-Verteilungsmuster des Metalls oder der Legierung, beurteilt werden, und die Schmelz- und/oder Gießbedingungen werden, basierend auf den vorstehend erwähnten Ergebnissen, erneut so eingestellt, daß sehr gute bzw. gesunde Metall- oder Legierungsingots hergestellt werden können. Ferner kann erfindungsgemäß, da lediglich eine Messung der Leitfähigkeit auf der äußeren Fläche oder dem Querschnitt erfolgt, im Vergleich zu irgendeinem Verfahren vom Stand der Technik, bei dem die Qualität der Ingots durch verschiedene Prüfverfahren ermittelt wurde, beispielsweise dem Zugversuch, der Schlagprüfung, Fehlerprüfungen und ähnlichem, die Qualität des Metalls oder der Legierung sehr einfach und schnell beurteilt werden. Ferner können erfindungsgemäß, da die Restspannung, der Zustand der festen Lösung des zugegebenen Elements und ähnliches zwei- oder dreidimensional erfaßt werden kann, die Ergebnisse der Qualitätsprüfung der Ingots in die nachfolgenden Stufen des Gießens einbezogen werden. Da ein Ingot, der örtlich eine hohe Restspannung aufweist, während des Walzverfahrens leicht Sprünge erzeugt, führt eine vorherige Entfernung eines solchen Ingots zu einer Verbesserung der Produktivität und konsequenterweise zu einer Verringerung der Herstellungskosten.

Nun werden einige Beispiele dieser Ausführungsform, angewandt auf die Herstellung von Kupferlegierungen, erklärt. Eine acht Tonnen (eight tons) schwere Cu-2,3 Gew.-% Fe-0,03 Gew.-% P-Legierung wurde unter Verwendung eines Hochfrequenz­ induktionsofens geschmolzen, und anschließend wurden durch ein halbkontinuierliches Gießen Ingots hergestellt, mit einer Dicke von jeweils 160 mm, einer Breite von 650 mm und einer Länge von 4 m. Nachdem sich bestätigt hatte, daß die Makro- und Mikrostruktur sowohl des oberen als auch des unteren Endes des Ingots in normalem Zustand vorlag, wurde jeweils vom oberen Ende und vom unteren Ende eines jeden Ingots eine Schnittprobe mit einer Dicke von 30 mm entnommen. Dann wurde die Leitfähigkeit auf der Oberfläche dieser Schnittproben unter Verwendung eines Leitfähigkeits-Meßgeräts vom Wirbel­ stromtyp gemessen. Die Leitfähigkeits-Konturendiagramme der Oberfläche dieser Ingots sind in Fig. 3 gezeigt. Basierend auf diesen Leitfähigkeits-Konturendiagrammen erfolgte eine Abschätzung des Schmelz- und Gießzustandes und der Bedingungen des Metalls oder der Legierung, und die Eigenschaften des Walzens und der gewalzten Materialien wurden vorhergesagt. Die Ergebnisse dieser Abschätzung und die Voraussage sind in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt.

Nachdem die gleichen, in Fig. 3 gezeigten Ingots, ferner bei 950°C zu einer Dicke von 15 mm wärmegewalzt wurden, wurden gewalzte Materialien mit einer Dicke von 0,25 mm durch Durchführung eines Kaltwalzens und eines Glühens hergestellt. Nach jeder Stufe wurden die Materialeigenschaften gemessen. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 dargestellt.

Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, betrug die Zugfestigkeit des gewalzten Materials des Ingots 2, dessen feste Löslichkeit als schlecht beurteilt wurde, 488 538 kPa (49,8 kgf/mm²) oder 498 348 kPa (50,8 kgf/mm²), was niedriger war als die 553 284 kPa (56,4 kgf/mm²) der Zugfestigkeit für das gewalzte Material von Ingot 1 und es wurde bestätigt, daß die vorhergesagten Eigenschaften des gewalzten Materials korrekt waren.

Ferner war es unmöglich, den Ingot 3 wegen des Auftretens von Sprüngen weiter zu verarbeiten, und sowohl die Ingots 1f und 2 waren für eine teilweise oder eingeschränkte Verwendung annehmbar. So können erfindungsgemäß, wobei Ergebnisse zur Verfügung gestellt werden, die auf eine Messung der Leitfähigkeit auf dem Querschnitt und den Eigenschaften der Leitfähigkeitskonturdiagramm-Musters des Ingots beruhen, die optimalen Schmelz- und Gießbedingungen ermittelt werden und zusätzlich die Qualität des Ingots und die Material­ eigenschaften nach der Verarbeitung schnell vorhergesagt werden.

Anschließend wird eine Apparatur zur Leitfähigkeits- Messung, die geeignet ist, zur Messung der Leitfähigkeit in dem Verfahren gemäß der Ausführungsform der Erfindung angewandt zu werden, erklärt.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die diese Leitfähigkeits-Meßapparatur zeigt und Fig. 5 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht eines Bereiches nahe seines Leitfähigkeits-Meßsensors. Auf einem Tisch 1 ist ein erster Arm 2, der sich in eine Richtung erstreckt (in Richtung der Y-Achse in der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform) befestigt. In diesem Arm 2 ist eine Schraubenspindel 2a, die sich ebenfalls in Richtung der Y-Achse erstreckt, in einer Austiefung in dem Arm 2 angeordnet, angeordnet, um es dieser Schraubenspindel 2 zu gestatten, mittels einer geeigneten Antriebsvorrichtung sich in beide Richtungen um seine Achse zu drehen.

Auf dem Arm 2 ist ein sich vertikal erstreckender Arm 3 so angebracht, daß er sich gegen den Arm 2 in Richtung der Y- Achse bewegen läßt. Dieser Arm 3 steht an seinem unteren Ende mit der Schraubenspindel 2a in Eingriff, um durch Drehen der Schraubenspindel 2a in Richtung ihrer Achse, d. h., die Y- Achse, durch einen ähnlichen Mechanismus wie für einen nachstehend beschriebenen Sensor bewegt zu werden.

In der Seitenfläche des Arms 3 ist eine Austiefung, die sich vertikal erstreckt, angeordnet und eine Schraubenspindel 3a, die sich vertikal erstreckt, ist in dieser Austiefung angebracht. Diese Schraubenstange 3a dreht sich ebenfalls mittels einer geeigneten Antriebsvorrichtung um ihre Achse.

An diesem Arm 3 ist ein Arm 4 angebracht, der sich horizontal erstreckt, um sich in der gegenüber dem Arm 3 vertikalen Richtung zu bewegen, d. h. in Richtung der z-Achse. Dieser Arm 4 steht an seinem Rand mit der Schraubenspindel 3a in Eingriff und wird durch Drehen der Schraubenspindel 3a mittels eines ähnlichen Mechanismus wie für den später beschriebenen Sensor, in Richtung ihrer Achse bewegt, d. h. der z-Achse.

In dem Arm 4 erstreckt sich eine Austiefung in Richtung vertikal zu den Schraubenspindeln 2a und 3a, d. h., sie erstreckt sich in Richtung der x-Achse, und eine Schraubenspindel 4a, die sich in Richtung der x-Achse erstreckt, ist in dieser Austiefung angebracht. Die Schraubenstange 4a wird mittels einer geeigneten Antriebs­ vorrichtung ebenfalls in beide Richtungen gedreht. Ferner ist an diesem Arm 4 eine Sensorhalte- bzw. Sensorträgervorrichtung 5 angebracht, um sich gegenüber dem Arm 4 in Richtung der Achse der Schraubenspindel 4a zu bewegen, d. h., in Richtung der x-Achse, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Am unteren Ende der Sensorhaltevorrichtung 5 ist ein Eingriffteil 5a, das in Eingriff mit der Schraubenspindel 4a steht, angebracht, und die Schraubenspindel 4a steht in Eingriff mit diesem Eingriffteil 5a. Wenn die Schraubenstange 4a im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, bewegt sich die Sensorhaltevorrichtung 5 vermittels des Eingriffteils 5a, das mit der Schraubenstange 4a in Eingriff steht, vorwärts oder rückwärts in Richtung der x-Achse.

Ferner erfolgt die Auf- und Abbewegung des Armes 4 und die Hin- und Herbewegung des Armes 3 bezüglich der Y-Achse auf ähnliche Weise jeweils durch eine entsprechende Drehung der Schraubenspindel 3a und der Schraubenspindel 2a, in beiden Richtungen, wie vorstehend erwähnt. Die Drehung dieser Schraubenspindeln 2a, 3a und 4a erfolgt mittels eines Schrittmotors und die Drehgeschwindigkeiten lassen sich sehr gut steuern.

Ein Leitfähigkeits-Meßsensor 6 wird auf die Spitze eines zylindrischen Haltestabes 6a angebracht, der durch ein geeignetes Trägerteil (nicht gezeigt) getragen wird, um sich auf der Sensorhaltevorrichtung 5 in die Richtung zu bewegen, die die Schraubenspindel 4a schneidet, d. h., in Richtung der Y-Achse. Ferner ist dieser Haltestab 6a an seinem hinteren Ende in einen Flansch 8a eingefügt, der auf der Sensorhalte­ einrichtung 5 befestigt ist, und mit seinem vorderen Ende mit einem Flansch 8b befestigt. Zwischen beiden Flanschen 8a und 8b, ist eine Preßfeder 9 angebracht, um den Sensor 6 auf elastische Weise an das vordere Ende des Haltestabes 6a zu pressen. Da der Sensor 6 gegen eine zu messende Probe, wie ein Ingot oder ähnliches, durch die elastische Kraft der Feder 9 gepreßt wird, steht der Sensor 6 mittels einer später beschriebenen Decklage 7 in kontinuierlicher Berührung mit der zu messenden Probe, um einen konstanten Abstand zu der zu messenden Probe aufrechtzuerhalten. Der Abstand zwischen dem Sensor 6 und der zu messenden Probe kann auch dadurch konstant gehalten werden, daß eine Steuerung des Abstandes unter Verwendung einer Laserabstandsermittlungs-Vorrichtung erfolgt. Eine Leitung 6b, die mit dem Sensor 6 verbunden ist, steht aus dem hinteren Ende des Haltestabes 6a nach außen vor und ist mit einem später beschriebenen Leitfähigkeits-Meßgerät 18 verbunden.

Leistungsdaten dieses Leitfähigkeits-Meßsensors 6 und des Leitfähigkeits-Meßgeräts 18 sind in Tabelle 2 nach den Beispielen aufgelistet. Dieser Leitfähigkeits-Meßsensor 6 ist geeignet, die Leitfähigkeit einer Probe durch Erzeugung eines Wirbelstroms auf der Oberfläche der zu messenden Probe zu messen und dann die magnetischen Stärke mittels des Wirbelstroms zu messen.

Deshalb ist es erforderlich, den Sensor 6 in direkten Kontakt mit der Oberfläche der Probe zu bringen. Es können zum Beispiel genaue Messung selbst dann erhalten werden, wenn die Messung in einem Abstand von ungefähr 0,5 mm von der Oberfläche der Probe erfolgt.

Gegenstand
Kapazität
Meßbereich
0,5-103% IACS
Meßgenauigkeit	Meßwert ± 1%
Auflösung	0,1% IACS
Meßfrequenz	60-480 kHz
Meßtemperatur	0-40°C
Meßzyklus der Leitfähigkeit (Eingabezyklus des Signals)	1/s-100/s

Auf die Spitze des Leitfähigkeits-Meßsensors 6a wird zum Beispiel eine Decklage 7 aus einem Silikonharz mit einer Dicke von 0,2 mm aufgebracht, um dem Sensor 6 vor einer Beschädigung aufgrund einer Reibung mit dem zu messenden Ingot zu schützen. Die Abdeckung 7 kann nicht nur aus einem Silikonharz bestehen, sondern aus irgendwelchen Materialien ohne Leitfähigkeit und magnetischen Eigenschaften, wie anderen Harzen und Keramiken und ähnlichem.

Ferner gestattet die Struktur die Verwendung ver­ schiedener Leitfähigkeits-Meßsensoren mit unterschiedlichen Durchmessern an ihrer Spitze. D.h. die Leitfähigkeits-Meß­ sensoren mit unterschiedlichen Durchmessern werden zuvor hergestellt und es wird gemäß dem Durchmesser der zu messenden Probe ein Leitfähigkeits-Meßsensor mit dem geeigneten Durchmesser ausgewählt.

Auf dem Tisch 1 sind ein Paar Stahlwalzen 10 und 11 parallel zu dem Arm 4 und der Schraubenspindel 4a angebracht. Diese Walzen 10 und 11 sind zueinander parallel und weisen die gleiche Höhe auf. An einem Ende der Walze 10 ist eine Rolle befestigt. Beide Stahlwalzen 10 und 11 sind mit einer Gummischicht bedeckt, um es einer Meßprobe, wie einem Ingot oder ähnlichen, zu gestatten, auf die Walzen 10 und 11 aufgebracht zu werden und gemäß dem Drehen der Walzen glatt über die Walzen 10 und 11 zu rollen. Die Walzen 10 und 11 können nicht nur Stahl enthalten, sondern auch rostfreien Stahl, ein Harz, einen Keramikwerkstoff und ähnliches.

Ferner ist auf dem Tisch 1 ein Motor 14 aufgebracht, dessen Antriebswelle parallel zu der Walze 10 verläuft und eine Rolle 12b ist an die Antriebswelle befestigt. Die Rollen 12a und 12b sind mit einem Band 13 verbunden, so daß die Stahlwalze 10 durch die Antriebskraft des Motors 14 gedreht wird. Ein zu messendes Ingot wird so auf die Walzen 10 und 11 aufgebracht, daß seine Achse parallel zu den Walzen 10 und 11 verläuft, dann wird die Walze 10 durch den Motor 14 gedreht, so daß das Ingot um seine Hauptachse gedreht wird. Der Motor 14 dreht sich mit konstanter Geschwindigkeit und dadurch wird auch das Ingot mit konstanter Geschwindigkeit gedreht, wobei die Drehgeschwindigkeit durch die Meßgeschwindigkeit des Leitfähigkeits-Meßgeräts 18 und dem Durchmesser der zu messenden Probe festgelegt ist. Eine andere Walze 11 ist so auf dem Tisch 1 angeordnet, daß ihre Position gegenüber dem Tisch 1 so eingestellt werden kann, daß sie die Richtung der Achsen der beiden Walzen 10 und 11 schneidet, d. h., in Richtung der Y-Achse. Dadurch kann der Abstand zwischen den Walzen 10 und 11 entsprechend dem Durchmesser des zu messenden Ingots eingestellt werden.

In einem bewegbaren Kasten 15 befinden sich ein Leitfähigkeits-Meßgerät 18, ein Computer 16 und ein Bild­ schirmgerät (DCRT) 17. Diese Leitfähigkeits-Meßvorrichtung 18 ist mittels der Leitung 6b mit dem Sensor 6 verbunden und berechnet aus den Signalen, die es periodisch von dem Sensor 6 erhält, die Leitfähigkeit. Die Leitfähigkeits-Meßeinrichtung 18 korrigiert die gemessene Leitfähigkeit auf einen Wert bei 20°C. Die Leitfähigkeits-Meßeinrichtung 18 überträgt die berechneten Ergebnisse der gemessenen Leitfähigkeit über eine Schnittstelle auf einen Computer 16. Ein Schrittmotor (nicht gezeigt), der die Schraubenspindeln 2a, 3a und 4a antreibt, gibt seine Umdrehungsgeschwindigkeit in den Computer 16 ein, der aus diesen Daten die Position des Sensors 6 berechnet. Die Umfangsgeschwindigkeit und die Abmessung des zu messenden Ingots werden in den Computer 16 eingegeben, der die Dreh­ geschwindigkeit des Motors 14 steuert, so daß die zuvor bestimmte Umfangsgeschwindigkeit erhalten werden kann. So zeigt der Computer 16 die der gemessenen Position ent­ sprechende Leitfähigkeit, die für jede gemessene Position aus der gemessenen Leitfähigkeit berechnet wurde, auf dem Bildschirmgerät an.

Der Computer 16 kann aus einem Personalcomputer oder einer Workstation bestehen und zeigt nach der Verarbeitung der durch den Sensor 6 gemessenen Signale die Leitfähigkeits­ verteilung der Probe als Konturen oder mittels einer Farbklassifikation an. Für diese Form der Anzeige kann/können entweder eine Entwicklung (development) der äußeren oder inneren Flächen des zu messenden Ingots oder dreidimensionale Grafiken verwendet werden.

Die Betriebsweise der wie vorstehend konstruierten Leitfähigkeits-Meßapparatur wird nun erklärt. Ein zu messender, zylindrischer Ingot (nicht gezeigt) wird auf die Walzen 10 und 11 aufgebracht, so daß er durch die beiden Walzen 10 und 11 festgehalten wird und die Richtung seiner Achse parallel zu dem Walzen 10 und 11 verläuft. Die Abmessungen und die Gestalt (entweder zylindrisch oder röhrenförmig) des Ingots, die Wahl der Meßoberfläche (außen oder innen), wenn der Ingot röhrenförmig ist, die Länge der Messung, die Umfangsdrehgeschwindigkeit des Ingots, die Geschwindigkeit des Leitfähigkeits-Meßsensors 6, der sich in Richtung der Achse des Ingots bewegt, werden in den Computer 16 in Dialogverfahren eingegegeben, und anschließend wird ein Startknopf für die Messung (nicht gezeigt) gedrückt. Dadurch dreht sich der Motor 14 unter Steuerung durch den Computer 16, der Leitfähigkeits-Meßsensor 6 bewegt sich aus der Wartstellung zur Startposition der Messung und anschließend in Richtung der x-Achse, um eine Leitfähigkeits-Messung zu beginnen. Nachdem eine Messung der Leitfähigkeit für eine vorbestimmte vorgegebene Dauer erfolgt ist, kehrt der Leitfähigkeits-Meßsensor 6 zur Warteposition zurück.

Der Computer 16 speichert die gemessenen Leitfähig­ keitsdaten zusammen mit der entsprechenden Meßposition und den berechneten Daten nach der Beendigung der Messung, um die Leitfähigkeit durch Konturen oder eine Farbklassifikation anzuzeigen, wobei er die berechneten Ergebnisse auf dem Bildschirmgerät 17 anzeigt. Ferner können die maximalen und minimalen Werte, als auch individuelle Werte durch Eingabe der Daten in den Computer übertragen werden oder sie können automatisch durch den Computer erstellt werden. Die gemessenen Ergebnisse werden auf dem Bildschirmgerät 17 angezeigt und können auch durch einen Drucker ausgeben werden.

So kann für den gesamten Bereich der äußeren Oberfläche des zylindrischen Ingots die Leitfähigkeit schnell gemessen werden.

Für den Fall, daß eine zu messende Probe röhrenförmig ist, können der Arm 4 und der Sensor 6 in das Innere der Röhre eingeführt werden, so daß die Leitfähigkeitsverteilung der Innenfläche der Probe gemessen werden kann.

Es werden die tatsächlich gemessenen Ergebnisse der Leitfähigkeitsverteilung in einem Ingot unter Verwendung der vorstehend erwähnten Leitfähigkeits-Meßapparatur erklärt.

Beispiel 1

Durch halbkontinuierliches Gießen eines phosphor­ deoxidierenden Kupfers (Cu; 0,03 Gew-% P) wurden Walzblöcke (billets) mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Länge von 5000 mm hergestellt. Eine Probe mit einer Länge von 500 mm wurde durch Ausschneiden aus dem Hauptteil dieses Walzblockes erhalten und ihre Leitfähigkeit gemessen. Vor der Messung wurde ein Probe mit einer radialen Krümmung von 150 mm aus Kupfer und Kupferlegierung C10100 (102% IACS), C26000 (28% IACS), C52100 (13% IACS) und einer Aluminiumlegierung A1050 (61% IACS) mit einer gleichförmigen Zusammensetzung und gleichförmiger Makro- und Mikrostruktur nach der Verarbeitungs- und Wärmebehandlung ausgeschnitten und für Kalibrierungen des Leitfähigkeits-Meßsensors und der Leitfähigkeits-Meßgeräts verwendet.

Sowohl die Atmosphären- als auch die Probentemperatur betrug 30°C. Es wurde ein Leitfähigkeits-Meßsensor mit einem Durchmesser von 5 mm verwendet, die Drehgeschwindigkeit der Probe, wie sie durch die Umfangsgeschwindigkeit ermittelt wurde, betrug 100 mm/s, die Sensorbewegungsgeschwindigkeit in Richtung der x-Achse betrug 0,5 mm/s, und die Meßdauer betrug 1000 s.

Fig. 6 stellt die durch Konturen gezeigte gemessene Leitfähigkeitsverteilung dar.

Es ist ein Streifen mit geringerer Leitfähigkeit erkennbar, der sich in Richtung des Gusses erstreckt und anzeigt, daß die Phosphorkonzentration in diesem Bereich höher ist, da die Leitfähigkeit ungefähr mit der Menge an fester Lösung des Phosphors innerhalb des Bereiches der Phophor­ konzentration von 0-0,1% korreliert ist. Es wird angenommen, daß eine Deformation der Form eine Wärme­ freisetzung in diesem Bereich verhinderte, wo ein phosphor­ reiches, geschmolzenes Metall ausgeschieden wurde. Die Abmessung der Form wurde ermittelt und es wurde eine Deformation der Form an einer Stelle gefunden, die 15 mm tiefer als der Meniskus lag, was der Ausscheidungsposition entsprach.

Beispiel 2

Durch halbkontinuierliches Gießen einer A6063-Legierung (Al-0,7 Gew.-% Mg-0,4 Gew-% Si) wurden Walzblöcke mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Länge von 3500 mm hergestellt.

Eine Probe mit einer Länge von 400 mm wurde durch Ausschneiden aus dem Hauptteil dieses Walzblockes erhalten und ihre Leitfähigkeit gemessen. Vor der Messung wurde eineProbe mit einer radialen Krümmung von 100 mm aus Kupfer und Kupferlegierung C10100 (102% IACS), C26000 (28% IACS), C52100 (13% IACS) und einer Aluminiumlegierung A1050 (61% IACS) mit einer gleichförmigen Zusammensetzung und gleichförmiger Makro- und Mikrostruktur nach der Verarbeitungs- und Wärmebehandlung ausgeschnitten und für Kalibrierungen des Leitfähigkeits-Meßsensors und der Leitfähigkeits-Meßgeräts verwendet.

Sowohl die Atmosphären- als auch die Probentemperatur betrug 25°C. Es wurde ein Leitfähigkeits-Meßsensor mit einem Durchmesser von 5 mm verwendet, die Drehgeschwindigkeit der Probe, wie sie durch die Umfangsgeschwindigkeit ermittelt wurde, betrug 100 mm/s, die Sensorbewegungsgeschwindigkeit in Richtung der x-Achse betrug 0,8 mm/s, und die Meßdauer betrug 500 s.

Fig. 7 stellt die durch Konturen angezeigte gemessene Leitfähigkeitsverteilung dar. Die maximale Leitfähigkeit betrug 51% IACS, die minimale Leitfähigkeit betrug 47% IACS und die maximalen und minimalen Werte erschienen bei einem Kreis (cycle) von ungefähr 50 mm. Es wird angenommen, daß der Bereich mit der geringeren Leitfähigkeit der Ausscheidungs­ position entspricht.

Beobachtungen der Makro- und Mikrostruktur des Ingots unterstützten die vorstehenden Entdeckungen, und wiesen darauf hin, daß die Dicke der Verfestigungsschale zyklische Veränderung zeigt, insbesondere in dem Bereich mit der geringeren Leitfähigkeit war die Schale dünn und die Konzentrationen an Mg und Si waren aufgrund der Ausscheidung höher. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde der Kegelwinkel der Form vergrößert, so daß der Durchmesser des oberen Teils der Form größer ist als derjenige des unteren Teils der Form war und anschließend wurde das Gießen mit einer höheren Gießgeschwindigkeit wiederholt. Als Ergebnis wurde die Ausscheidung in bedeutendem Maß verringert.

Gemäß der Leitfähigkeits-Meßapparatur der Erfindung für paramagnetische Materialien kann die Leitfähigkeitsverteilung auf den äußeren und inneren Flächen von zylindrischen oder röhrenförmigen, paramagnetischen Metallmaterialien einfach und genau gemessen werden. Sie können die Eigenschaften von kontinuierlich gegossenen Materialien, halbkontinuierlich gegossenen Materialien, geformten Materialien, extrudierten Materialien, gewalzten Materialien und wärmebehandelten Materialien eines paramagnetischen Metalls oder eine Legierung, wie Cu/Cu-Legierung, Al/Al-Legierung, Mg/Mg-Legierung, nicht magnetischem Stahl, rostfreiem Stahl, Ti/Ti-Legierung, Ni/Ni- Legierung, Co/Co-Legierung, Au/Au-Legierung, Zn/Zn-Legierung, Sn/Sn-Legierung, Pb/Pb-Legierung, Zr/Zr-Legierung, Ta/Ta- Legierung, Mb/Nb-Legierung, Mo/Mo-Legierung, W/W-Legierung und ähnlichem, ferner von Verbundmaterialien auf Metall- oder Legierungsbasis, die Metallfasern oder -teilchen, Keramikfasern oder -teilchen und ähnliches enthalten, als auch von paramagnetischen Materialien, wie plattierte Materialien des Metalls oder der Legierung und ähnliches, schnell am Herstellungsort ermittelt werden, so daß die Erfindung einen großen Beitrag zur Beurteilung der Eignung der Bedingungen für das Gießen, die Extrusion und die Wärmebehandlung und die Auswahl der Ausgangsmaterialien und ähnliches leistet. Deshalb können gemäß der Erfindung bedeutende Wirkungen, wie eine Qualitätsverbesserung, eine Verbesserung der Produktivität und der Ausbeute am Produktionsort dieser Materialien, erhalten werden.

Fig. 8 ist ein Diagramm das eine andere Leitfähigkeits- Meßapparatur zeigt. Auf einem Tisch 21, sind ein X-Achsenarm 22 und ein Y-Achsenarm 23 angebracht. Der X-Achsenarm 22 ist auf der Oberfläche des Tisches 21 befestigt und der Y- Achsenarm 23 ist vertikal auf den X-Achsenarm 22 angebracht, um sich in die Längsrichtung des X-Achsenarms 22 zu bewegen, d. h. in Richtung der X-Achse. Ferner ist auf dem Y-Achsenarm 23 ein Z-Achsenarm 24 angebracht, um sich entlang des Y- Achsenarmes 23 zu bewegen. Ferner ist an dem Z-Achsenarm 24 ein Sensor 25 angebracht, um sich in der gegenüber der Oberfläche des Tisches 21 vertikalen Richtung zu bewegen, d. h. in Richtung der Z-Achse. Der Ausgang des Sensors 25 ist mit einem Leitfähigkeits-Meßgerät 18 verbunden und das Leitfähigkeits-Meßgerät 18 berechnet basierend auf den Ausgaben des Sensors 25 die Leitfähigkeit und überträgt die Ergebnisse auf einen Computer 16, der dann die Leitfähig­ keitsverteilung auf einem Bildschirmgerät (CRT) 17 anzeigt. Das Berechnungsverfahren dieses Computers 16 ist das gleiche, wie das Berechnungsverfahren für die in Fig. 4 gezeigte Apparatur.

Die in Fig. 8 gezeigte Apparatur ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor 25 sich in den Richtungen X-Y bewegt und die Leitfähigkeit einer X-Y-Oberfläche eines Ingot mißt. Das heißt, die Apparatur mißt die Leitfähigkeitsverteilung eines Ingots 26 vom Plattentyp. So wird erfindungsgemäß der Ingot 26 vom Plattentyp auf dem Tisch 21 aufgebracht, anschließend wird die Stelle an der der Sensor 25 an den Z- Achsenarm 24 angebracht ist so eingestellt, daß ihre Höhe, d. h. der Abstand zwischen der Detektorspitze des Sensors 25 und der Oberfläche des Ingots 26 richtig angeordnet ist. Dann werden dieser Sensor 25 und der Z-Achsenarm 24 in Richtung der X-Achse und der Y-Achse entlang des X-Achsenarmes 22 und des Y-Achsenarmes 23 bewegt und die Leitfähigkeitsverteilung auf den X- und Y-Achsenoberflächen des Ingots 26 wird gemessen.

Ferner kann die Position des Sensors 25 in Richtung der Z-Achse, d. h. die Höhe des Sensors auf die zentrale Position des Ingots 26 nach dem Beginn der Messung eingestellt werden, indem der Sensor 25 zunächst zu dem Zentrum des Ingots 26 bewegt wird. Die durch den Sensor 25 ermittelten Messungen der Leitfähigkeit werden durch das Leitfähigkeits-Meßgerät 18 auf eine Leitfähigkeit bei 20°C korrigiert.

Die Ergebnisse der unter Verwendung der in Fig. 8 gezeigten Apparatur tatsächlich gemessenen Leitfähigkeits­ verteilung werden erklärt.

Beispiel 3

Cu-2,3 Gew.-% Fe-0,03 Gew.-% P-Legierung (8 Tonen) wurde unter Verwendung eines Hochfrequenzofens geschmolzen und mittels halbkontinuierlichen Gießens wurden Ingots mit einer Dicke von 160 mm einer Breite 650 mm und einer Länge von 5000 mm hergestellt. Eine Querschnittsprobe mit einer Dicke von 50 mm wurde durch Ausschneiden aus einer Stelle erhalten, die 500 mm vom Boden entfernt war, wo das Metallgewebe (metal tissue) und der Wärmeübertragungskoeffizient stabil waren, und es erfolgte ein Walzen (milling) der Schnittfläche. Vor der Messung wurde ein Probe mit einer Dicke von 10 mm aus Kupfer und Kupferlegierung C10100 (102% IACS), C26000 (28% IACS), C52100 (13% IACS) und einer Aluminiumlegierung A1050 (61% IACS) mit einer gleichförmigen Zusammensetzung und gleichförmiger Makro- und Mikrostruktur nach der Verarbeitungs- und Wärmebehandlung ausgeschnitten und für Kalibrierungen des Leitfähigkeits-Meßsensors und der Leitfähigkeits-Meßgeräts verwendet.

In den Computer 16 wurde eine Bewegungsgeschwindigkeit des Sensors 25 entlang der Y-Achse von 100 mm/s und eine Bewegungsteilung entlang der X-Achse von 5 mm eingegeben und die Leitfähigkeitsverteilung auf der Schnittprobe wurde gemessen. Die Meßdauer betrug 130 Sekunden und sowohl die Atmosphären- als auch die Probentemperatur betrug bei der Messung 30°C.

Das Leitfähigkeitsverteilungs-Konturendiagramm, das er­ halten wurde, ist in Fig. 9 gezeigt. Die minimale Leitfähigkeit betrug 27,5% IACS, die maximale Leitfähigkeit betrug 36,8% IACS und der geschlossene Bereich mit dem Maximalwert trat in dem Bereich auf, der von dem kürzeren Rand 70 bis 80 mm entfernt war. Deshalb wurde vorhergesagt, daß die primäre Abkühlung auf der Seite des kürzeren Randes während des Gießens schwächer war als diejenige auf der Seite des längeren Randes.

Beispiel 4

Durch halbkontinuierliches Gießen eines Phosphor­ deoxidierden Kupfers (Cu; 0,03 Gew-% P) wurden Walzblöcke (billets) mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Länge von 5000 mm hergestellt. Eine Schnittprobe wurde durch Aus­ schneiden aus dem stabilen Teil dieses Walzblocks erhalten und die Leitfähigkeit gemessen. Ähnlich wie in Beispiel 3 wurden Kalibrierungen des Leitfähigkeits-Meßsensors 25 und des Leitfähigkeits-Meßgeräts 18 durchgeführt.

In den Computer 16 wurde eine Bewegungsgeschwindigkeit des Sensors 25 entlang der Y-Achse von 100 mm/s und eine Bewegungsteilung entlang der X-Achse von 5 mm eingegeben und die Leitfähigkeitsverteilung auf dem Querschnitt wurde gemessen. Die Meßdauer betrug 180 Sekunden und sowohl die Atmosphären- als auch die Probentemperatur betrug bei der Messung 250°C.

Eine mittels Farbe klassifizierte Leitfähigkeits­ verteilung zeigte an, daß in dem Oberflächenteil die minimale Leitfähigkeit 82,5% IACS, die maximale Leitfähigkeit in dem mittleren Teil, der ungefähr 80 mm von der Oberfläche entfernt war, 85% IACS betrug, und Flächen mit gleicher Leitfähigkeit waren als Ringe verteilt. So wurde gefunden, daß die Wärmefreisetzung durch die primäre und sekundäre Abkühlung über das gesamte Ingot gleichförmig war.

Die Leitfähigkeitsverteilung auf dem Querschnitt eines Metalls oder einer Legierung wird mittels eines Leitfähigkeits-Meßgerätes vom Wirbelstromtyp gemessen und eine Leitfähigkeitsverteilungs-Konturendiagramm erstellt. Auf Grundlage dieses Leitfähigkeitsverteilungs-Konturendiagramms werden der Verlauf der Erwärmung des Ingots und die Entmischung des zugegebenen Elements analysiert und die Schmelz- und/oder Gießbedingungen des Metalls oder der Legierung werden erneut eingestellt. Dieses Verfahren gestattet innerhalb kurzer Zeit die Durchführung einer Prüfung und einer Analyse und liefert schnell Beurteilungsergebnisse für die Neueinstellung der Schmelz- oder Gießbedingungen. Dadurch können Metall- oder Legierungsingots, die in den nachfolgenden Stufen zu Produkten von schlechter Qualität führen können, beseitigt werden, und insbesondere können bei einer Anwendung dieses Verfahrens auf die Herstellung einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung und ähnliches einwand­ freiere Ingots erhalten werden und die Eignung der Ingots für das Material, das in der nachfolgenden Stufe verarbeitet werden soll, kann beurteilt werden.

Claims (6)

1. Metall- oder Legierungsherstellungsverfahren, das die nachstehenden Stufen umfaßt:
Erhalt eines Leitfähigkeits-Verteilungsmusters durch Messung der Leitfähigkeit auf der Oberfläche und des Quer­ schnitts einer Formgußmasse, und
erneute Einstellung der Schmelz- und oder Gießbedingungen der Ausgangsmaterialien auf Grundlage des Leitfähigkeits- Verteilungsmuster.

2. Metall- oder Legierungsherstellungsverfahren, das die nachstehenden Stufen umfaßt:
Erhalt eines geschmolzenen Metalls durch Schmelzen der Ausgangsmaterialien,
Gießen des Schmelzingots unter Erhalt eines Ingots, Messung der Leitfähigkeit auf der Oberfläche oder dem Querschnitt des Ingots unter Erhalt eines Leitfähigkeit-Ver­ teilungsmusters,
Einstellung von Schmelzbedingungen der Ausgangs­ materialien und/oder von Gießbedingungen des Ingots auf Grundlage des Leitfähigkeits-Verteilungsmuster, und
Schmelzen und oder Gießen auf Grundlage der Schmelz­ bedingungen und/oder Gießbedingungen.

3. Metall- oder Legierungsherstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren für die Herstellung eines paramagnetischen Metalls oder einer paramagnetischen Legierung verwendet werden kann.

4. Metall- oder Legierungsherstellungsverfahren nach Anspruch 3, wobei das Verfahren für die Herstellung eines ausscheidungsgehärteten Metalls oder einer ausscheidungs­ gehärteten Legierung verwendet werden kann.

5. Metall- oder Legierungsherstellungsverfahren nach Anspruch 3, wobei das Verfahren für die Herstellung von Kupfer und Kupferlegierung verwendet werden kann.

6. Metall- oder Legierungsherstellungsverfahren nach Anspruch 3, wobei das Verfahren für eine Aluminiumherstellung oder eine Aluminiumlegierungsherstellung verwendet werden kann.