Anzeige

Schmelzebehandlung

Metallurgie

Sammelbezeichnung für verschiedene Maßnahmen physikalisch oder chemisch metallurgischer Art zur Erzielung einer Schmelzereinigung, einer Kornfeinung, einer Veredelung und Ähnliches mit dem Ziel, eine gießfertige Schmelze bereitzustellen, die hohe gütetechnische Anforderungen erfüllt.

Die Behandlungsmaßnahmen erstrecken sich im Wesentlichen auf zwei Eingriffsmöglichkeiten, nämlich auf die Art der Flammenführung bei brennstoffbeheizten Öfen und auf die Behandlung mit chemisch oder physikalisch wirkenden Mitteln, die verschiedene gütetechnische Aufgaben haben.

Die Flammenführung kann oxidierend oder reduzierend eingestellt werden. Im allgemeinen wird die oxidierende Flammenführung, besonders beim Schmelzen von NE-Metallen, bevorzugt, da sie eine sichere Gewähr für eine vollständige Verbrennung aller zugeführten Brennstoffe und vor allem auch des Wasserstoffes bietet. Eine neutrale Flammenführung ohne Luftmangel und ohne Luftüberschuss ist normalerweise nicht möglich, weil ihre Einstellung fortlaufend geregelt werden müsste. Beim Schmelzen im Elektroofen ist die Ofenatmosphäre neutral und nicht beeinflussbar, es sei denn, man arbeitet mit Schutzgas oder im Vakuum.

Mithin sind ofenseitig bereits bestimmte Schmelzebehandlungsbedingungen gegeben, so beispielsweise eine entsprechend schwache oder stärkere Oxidation bei oxidierender Flammenführung in brennstoffbeheizten Öfen oder eine neutrale Ofenatmosphäre in induktiv oder widerstandsbeheizten Elektroöfen. Folglich können auch die Oxidationsbedingungen unterschiedlich sein, die zu einer Sauerstoffaufladung der Schmelze beziehungsweise zu einem Metallabbrand durch Oxidation führen.

Die chemisch oder physikalisch wirkenden Schmelzebehandlungsmittel werden je nach ihrem beabsichtigten Effekt entweder schon mit dem kalten Einsatz in den Ofen gebracht oder erst später dem Schmelzbad zugesetzt.

Schmelzhilfsmittel

Dies sind Zuschlagstoffe zur Erzielung einer flussbildenden Abdeckung, um die Ausbeute aus einem Einsatzgut bestimmter Beschaffenheit zu erhöhen, den Ab- und Zubrand und insbesondere eine unerwünschte starke Oxidation zu vermindern und schließlich die Bildung metallarmer Krätzen zu fördern, die leicht abschlackbar sind.

Reinigungsmittel

Sie haben die Aufgabe, nichtmetallische Verunreinigungen der Schmelze zu entfernen, zum Beispiel durch Verschlackung oder durch chemische Reaktionen, wie Wasserstoffentfernung bei Kupferlegierungen durch oxidierende Reinigung und Sauerstoffentfernung durch Desoxidationszusätze.

Entgasungsmittel

Diese Gruppe der Schmelzebehandlungsmittel hat die Aufgabe, störende, in der Schmelze gelöste Gase (in erster Linie Wasserstoff) auf physikalisch-chemischem oder ausschließlich physikalischem Wege (Partialdrucksenkung) zu entfernen, wobei sich als technische Nebenwirkung auch eine mehr oder minder starke Ausspülung von Oxiden ergibt. Als Entgasungsmittel dieser Gruppe kommen nur reaktive oder inerte (Spül-)Gase in Frage, zum Beispiel Chlor, Stickstoff, Kohlenoxid, Kohlendioxid, Argon oder chemischeVerbindungen, die bei den schmelzeüblichen Behandlungstemperaturen solche Gase freisetzen.

Gefügebeeinflussungsmittel

Sie haben die Aufgabe, das Gefüge, das heißt die Art der Kristallisation, die Korngröße und das Erstarrungsverhalten in einem bestimmten gewünschten Sinne zu beeinflussen. Hierzu gehören die Kornfeinungsmittel, Veredelungsmittel und die zur sogenannten Magnesiumbehandlung von Gusseisen erforderlichen kugelgraphitbildenden Zusätze. Auch Impfmittel sind Gefügebeeinflussungsmittel, durch sie kann der Keimhaushalt von Gusseisenschmelzen gezielt beeinflusst werden. Durch eine Schmelzüberhitzung werden die Keimbildungsbedingungen der Schmelze verschlechtert. Dies beruht darauf, dass mit erhöhter Temperatur die Löslichkeit der Keime in der Schmelze zunimmt. Besteht keine Möglichkeit einer erneuten Ausscheidung von Keimen, so erstarren Primäraustenit und Graphiteutektikum von wenigen Zentren aus und im allgemeinen bei hoher Unterkühlung. Die Folge sind grobe eutektische Zellen und feiner, unterkühlter Graphit und somit schlechte Eigenschaften des Werkstoffs. Eine gezielte Schmelzebehandlung, in diesem Beispiel eine Impfbehandlung, kann dies vermeiden.

Entferner

Diese Schmelzebehandlungsmittel gelten als Sonderfall der Reinigungsmittel und haben die Aufgabe, bestimmte unerwünschte metallische Beimengungen zu eliminieren. Bei Kupferlegierungen sind solche Beimengungen hauptsächlich Aluminium, Eisen und Mangan, die mit Entfernern oxidierend, sulfurierend oder chlorierend in mehr oder minder großer Menge erfasst und in die Schlacke übergeführt werden. Bei Aluminium und seinen Legierungen handelt es sich hauptsächlich um Magnesium und Titan, deren Gehalte mitunter abgebaut werden müssen.

Legierungsmittel

Dies sind jene Mittel, mit deren Hilfe der Schmelze Legierungskomponenten zugeführt werden, also alle Legierungszusätze, wie Pfannen- oder Kupolofenzusätze, Legierungstabletten usw., beispielsweise zum Einbringen von Si, Mn, Cr, Ni, Cu, Fe, Be, um nur einige der wichtigsten Elemente zu nennen.

Zum Thema