Chargenberechnung

Metallurgie

Berechnung der Chargeneinsätze, um eine Mischung beziehungsweise eine Metalllegierung von bestimmter Endzusammensetzung zu erhalten.

Die Chargenberechnung ist auch Bestandteil der Gattierungsberechnung. Für den Sonderfall, dass ein einziges Legierungselement einer Basisschmelze zugesetzt werden soll, um einen bestimmten Endlegierungsgehalt zu erreichen, rechnet man zweckmäßigerweise mit dem sogenannten Legierungsdivisor, (Legierungszusatz).

Bezeichnet man den Massengehalt ein und derselben Legierungskomponente K im Ausgangsmetall mit k1, im Zusatzmetall mit k2 und in der fertiglegierten Schmelze mit k3, so ist vom Ausgangsmetall A folgende Menge einzusetzen:

Vom Zusatzmetall Z sind erforderlich:

Z = 100 - A (%)

Die Rechnung ist bei einer Endlegierung, bestehend aus n Komponenten, insgesamt (n-1)mal durchzuführen, bei einer Zweistofflegierung einmal, bei einer Dreistofflegierung zweimal:

Beispiel 1 (Zweistofflegierung)

Aus einer Kupfer-Zinn-Gusslegierung G-CuSn10 (10 % Sn + 90 % Cu) soll durch Verschneiden mit einer Legierung, die 14 % Sn und 86 % Cu enthält, eine Kupfer-Zinn-Gusslegierung G-CuSn12 (12 % Sn + 88 % Cu) hergestellt werden. Somit betragen die Kupfergehalte der

Ausgangslegierung A     k1 = 90 %
Zusatzlegierung Z     k1 = 86 %
Endlegierung k1     k1 = 88 %


Es sind also von der Ausgangslegierung

und von der Zusatzlegierung

Z = 100 - 50 = 50%

einzusetzen.

Beispiel 2 (Dreistofflegierung)

Aus einem Gusseisen A (3,0 % C, 2,0 % Si und 0,4 % Mn) soll durch Zusatz eines Roheisens Z (4,0 % C, 2,8 % Si und 1,2 % Mn) eine Endzusammensetzung von 3,2 % C, 2,2 % Si und 0,6 % Mn hergestellt werden. Zunächst werden die Kohlenstoffgehalte betrachtet:

Ausgangslegierung A     k1 = 3,0 %
Zusatzlegierung Z     k1 = 4,0 %
Endlegierung     k1= 3,2 %


Somit sind vom Ausgangseisen

und vom zuzusetzenden Roheisen

Z = 100 - 80 = 20%

zu gattieren. Bezüglich der Siliziumgehalte gilt dann; k1 = 2,0 % und k2 = 2,8 %. Wenn vom Roheisen Z insgesamt 20 % zugesetzt werden, lässt sich der Siliziumgehalt k3 in der Endzusammensetzung berechnen:

Mithin ist der Si-Gehalt in der Endzusammensetzung noch um 0,04 % zu niedrig, und zum Ausgleich muss daher noch ein Zusatz von Ferrosilizium vorgenommen werden. Außerdem ist auch der Siliziumabbrand zu berücksichtigen, der im vorliegenden Fall etwa 10 % betragen dürfte.

Bezüglich des Mangangehaltes ist die Rechnung ebenfalls zu wiederholen. Setzt man k1 = 0,4 % und k2 = 1,2 %, so stellt sich nach Zusatz von 20 % Roheisen folgender Mangangehalt k3 in der Endzusammensetzung ein:

Hier fehlen auf die gewünschte Sollzusammensetzung 0,04  %. Ferner dürfte beim Schmelzen ein Manganabbrand in der Größenordnung von 15 bis 20 % auftreten, so dass eine entsprechende Zugabe von Ferromangan erforderlich ist.

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