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Verfahren zur Herstellung von zum Kokillenguss geeignetem Gusseisen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von zum Kokillenguss geeignetem Gusseisen.
An Stahlwerkskokillen werden hohe Anforderungen gestellt. Man verlangt in erster Linie eine möglichst grosse Haltbarkeit, eine glatte Innenfläche, eine geringe Neigung zur Rissbildung unter Temperaturschwankungen und ein leichtes Strippen der Blöcke. Diese Anforderungen können nach dem heutigen Stand der Technik nur erfüllt werden, wenn das für den Kokillenguss bestimmte Gusseisen aus einer bestimmten Gattierung, nämlich einer, die überwiegend aus Hämatitroheisen und Kokillenbruchbe- steht, im Kupolofen erschmolzen wird. Weiters müssen bestimmte Arbeitsbedingungen, z. B. bestimmte Giesstemperaturen, eingehalten werden.
Da Hämatitroheisen nicht immer zur Verfügung steht und das Erschmelzen im Kupolofen ein zeitraubender und aufwendiger Prozess ist, ist auch schon vorgeschlagen worden, Gusseisen, welches zum Kokillenguss bestimmt ist, aus flüssigem, vom Hochofen kommendem Roheisen zu bereiten. In diesem Fall ist am Hochofen eine bestimmte Zusammensetzung des Möllers erforderlich, um die gewünschte Analyse zu erhalten. Verschiedene zusätzliche Behandlungen des Hochofenroheisens, wie das Zulegieren von Chrom-Nickel-Trägern, die Zugabe von Impfstoffen usw., sind notwendig, um die Haltbarkeit der Kokillen zu erhöhen bzw. um die gewünschte Gefügeausbildung zu erhalten.
Die Arbeitsweise, Kokillengusseisen aus flüssigem Hochofenroheisen direkt zu bereiten, ist insgesamt weniger kostspielig und aufwendig als das Umschmelzen von Hämatitroheisen im Kupolofen, jedoch ist der Hochofenbetrieb wieder schwieriger, und trotz aller Nachbehandlungen, wie Legieren usw., stehen die aus flüssigem Hochofenroheisen erzeugten Kokillen in ihrer Haltbarkeit den nach dem klassischen Verfahren aus Hämatitroheisen hergestellten Kokillen bedeutend nach.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten durch Schaffung eines Verfahrens für die Herstellung von zum Kokillenguss geeignetem Gusseisen, das wenigstens teilweise aus flüssigem Hochofenroheisen bereitet wird, welches eine Verbilligung der Herstellungskosten gegenüber der konventionellen Methode für die Herstellung von zum Kokillenguss geeignetem Gusseisen ermöglicht und nach welchem Kokillen erzeugt werden können, die in der Haltbarkeit den aus Hämatitroheisen hergestellten gleichkommen oder diese sogar übertreffen.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass flüssiges Kupolofeneisen, hergestellt im Heisswindkupolofen aus Hämatitroheisen, einem Siliziumträger, wie Ferrosilizium, gegebenenfalls Kokillenbruch und weiteren Zuschlagstoffen, wie einem Manganträger, und flüssiges phosphorarmes Roheisen, insbesondere Stahlroheisen, miteinander vermischt werden, um eine Gusseisenzusammensetzung von
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<tb>
<tb> 3, <SEP> - <SEP> 4,10go <SEP> C
<tb> 1, <SEP> 40-1, <SEP> 90 <SEP> % <SEP> Si <SEP>
<tb> 0, <SEP> 80 <SEP> - <SEP> 1, <SEP> 20 <SEP> % <SEP> Mn <SEP>
<tb>
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EMI2.1
<tb>
<tb> 0, <SEP> 09 <SEP> - <SEP> 0,13% <SEP> P
<tb> 0, <SEP> 03 <SEP> - <SEP> 0,06% <SEP> S
<tb>
und einem Sättigungsgrad Sc, entsprechend der Formel
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zwischen 1, 0 und 1, 09, vorzugsweise 1, 03 bis 1, 06, zu erhalten.
Die Mischungsverhältnisse zwischen dem Kupolofeneisen und dem Stahlroheisen liegen im Bereich von 30 : 70 bis 70 : 30, vorzugsweise im Verhältnis von etwa 50 : 50.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird das Kupolofeneisen vor dem Vermischen mit Stahlroheisen mit Soda behandelt, und das Vermischen erfolgt in Gegenwart der Sodaschlacke.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Temperatur des Kupolofeneisens und des Roheisens so geregelt, dass sich eine Giesstemperatur von etwa 1200 bis 12500C ergibt.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch die folgende genauere Beschreibung näher erläutert.
Die angegebenen Zahlen und Kennwerte beruhen auf einer grossen Anzahl von Betriebsversuchen.
Man stellt zunächst das flüssige Kupolofeneisen in einem Heisswindkupolofen aus Hämatitroheisen, Kokillenbruch und Ferrosilizium als Siliziumträger mit einem Gehalt von 77% Si her. Das Hämatitroheisen hat eine Zusammensetzung von
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<tb>
<tb> 3, <SEP> 7 <SEP> - <SEP> 4, <SEP> 20/0 <SEP> C
<tb> 1, <SEP> 5-3, <SEP> 0% <SEP> Si <SEP>
<tb> etwa <SEP> 0, <SEP> 75% <SEP> Mn
<tb> etwa <SEP> 0, <SEP> 09% <SEP> P
<tb> etwa <SEP> 0, <SEP> 04% <SEP> S.
<tb>
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<tb>
<tb> etwa <SEP> 3, <SEP> 7 <SEP> % <SEP> C
<tb> etwa <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP> % <SEP> Si
<tb> etwa <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> % <SEP> Mn
<tb> etwa <SEP> 0, <SEP> 09% <SEP> P
<tb> etwa <SEP> 0, <SEP> 06% <SEP> S.
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Der Kupolofeneinsatz kann aus 60 bis 70% Hämatitroheisen und 40 bis 30% Kokillenbruch zusammengesetzt sein. Ferrosilizium wird in einer Menge von 10/0 verwendet. Der Heisswindkupolofen wird unter Bedingungen betrieben, dass sich eine Abstichtemperatur zwischen 1360 und 14100C ergibt. Das Kupolofeneisen wird in eine Pfanne abgegossen und mit Soda, vorteilhaft in einer Menge von 0, 5%, behandelt, wobei eine Entschwefelung stattfindet.
Die Zusammensetzung des erhaltenen Kupolofeneisens ist die folgende :
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<tb>
<tb> 3, <SEP> 60-3, <SEP> 90% <SEP> C
<tb> 2, <SEP> 60-2, <SEP> 85% <SEP> Si
<tb> 0, <SEP> 50 <SEP> - <SEP> 0,70% <SEP> Mn
<tb> 0, <SEP> 07-0, <SEP> 09% <SEP> P
<tb> 0, <SEP> 05-0, <SEP> 08% <SEP> S.
<tb>
Dieses Kupolofeneisen wird nun erfindungsgemäss mit flüssigem Stahlroheisen vermischt, welches
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<tb>
<tb> :3, <SEP> 9-4, <SEP> 4 <SEP> % <SEP> C <SEP>
<tb> 0, <SEP> 4-0, <SEP> 8 <SEP> % <SEP> Si <SEP>
<tb> 1, <SEP> zon
<tb> 0, <SEP> 10-0, <SEP> 15% <SEP> P <SEP>
<tb> 0, <SEP> 02-0, <SEP> 045% <SEP> S.
<tb>
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Die Temperatur des Stahlroheisens vor dem Vermischen mit dem Kupolofeneisen beträgt 1150 bis 1250 C, gemessen mit einem Tauchpyrometer. Als Mischungsverhältnis wird vorzugsweise ein solches von 50 : 50 angewendet.
Das Stahlroheisen wird in die Kupolofeneisenpfanne in Gegenwart der Sodaschlacke eingeleert. Man erhält eine ausgezeichnete und rasch vor sich gehende Entschwefelung der Gesamtmischung bei guter Ausnutzung der Sodaschlacke. Anschliessend wird die Sodaschlacke abgezogen. Die Temperatur der Mischung beträgt 1200 bis 12500C. Die Zusammensetzung der Mischung liegt in den früher angegebenen Grenzen, vorzugsweise in den Bereichen :
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<tb>
<tb> 3, <SEP> 80 <SEP> - <SEP> 3, <SEP> 90 <SEP> % <SEP> C
<tb> 1, <SEP> 60 <SEP> - <SEP> 1, <SEP> 70 <SEP> % <SEP> Si <SEP>
<tb> 1, <SEP> 00 <SEP> - <SEP> 1, <SEP> 10 <SEP> % <SEP> Mn
<tb> 0, <SEP> 10-0, <SEP> 11% <SEP> P
<tb> max. <SEP> 0, <SEP> 060% <SEP> S.
<tb>
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Arbeitsweise hergestellten Kokillen, bei welchen der Sättigungsgrad im allgemeinen zwischen 0,98 und 1, 04 lag.
Die aus dem erfindungsgemässen Mischeisen hergestellten Kokillen haben einen etwas höheren Kohlenstoff-, Phosphor- und Mangangehalt, wogegen der Schwefelgehalt etwas niedriger liegt. Der Anteil an Spurenelementen bei den aus dem erfindungsgemässen Mischeisen hergestellten Kokillen ist etwas kleiner als bei den konventionell hergestellten. So beträgt im allgemeinen der Chromgehalt 0,02 gegenüber früher 0, 07% ; der Nickelgehalt 0,02 gegenüber früher 0, 04% ; der Kupfergehalt 0,05 gegen- über früher 0, 07%.
Die Ausbildung des Graphitgefüges ist bei den nach der erfindungsgemässen Arbeitsweise hergestellten Kokillen die gleiche wie bei den aus Hämatitroheisen hergestellten. Die Herstellungskosten liegen um mindestens 10% tiefer. Die Haltbarkeit der erfindungsgemäss hergestellten Kokillen beträgt im Durchschnitt 47 Abgüsse. Diese Haltbarkeit entspricht jener der aus Hämatitroheisen im Kupolofen hergestellten Kokillen und liegt bedeutend über jener, die man bisher mit aus flüssigem Hochofenroheisen hergestellten Kokillen erreichen konnte ; diese beträgt im Durchschnitt nämlich nur 30. Es handelt sich bei den angegebenen Zahlen um Brammenkokillen ; bei Vierkantkokillen sind die Abgusszahlen mindestens doppelt so hoch.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es einem integrierten Hüttenwerk, seine Kokillenerzeugung wesentlich zu erhöhen, ohne hohe Investitionskosten für den Ausbau einer Schmelzanlage in der Graugiesserei aufwenden zu müssen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist für alle Stahlroheisensorten anwendbar. Wenn Stahlroheisensorten mit niedrigerem Mangangehalt als 1% zur Verfügung stehen, so muss die Gattierung des Heisswindkupolofens durch Zugabe eines Manganträgers, wie Ferromangan, modifiziert werden, um den vorstehend beschriebenen Mangangehalt in der Gesamtmischung zu erreichen.
Auch der Silizium- und Phosphorgehalt kann durch Zuschlagstoffe, die man dem Kupolofeneinsatz zufügt, in den angegebenen Grenzen gehalten werden.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiters möglich, das Mischeisen vor dem Vergiessen verschiedenen Sonderbehandlungen zu unterziehen, wie dies an sich bekannt ist. Zum Beispiel kann man Impfstoffe, wie Calcium und Silizium, zufügen. Diese Stoffe können einem der Mischungsbestandteile oder der fertigen Mischung zugesetzt werden ; sie können in feinkörniger Form mit inerten Trägergasen, wie Argon oder Stickstoff, eingeblasen werden. Solche Stoffe haben bekanntlich die Wirkung, dass die Graphitausbildung und die Zahl der eutektischen Zellen beeinflusst wird.
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