CH313007A - Master alloy intended for introduction into cast iron melts for the manufacture of spherulitic cast iron - Google Patents

Master alloy intended for introduction into cast iron melts for the manufacture of spherulitic cast iron

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CH313007A
CH313007A CH313007DA CH313007A CH 313007 A CH313007 A CH 313007A CH 313007D A CH313007D A CH 313007DA CH 313007 A CH313007 A CH 313007A
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magnesium
cast iron
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Ulrich Dr Zwicker
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Metallgesellschaft Ag
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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description

  

  Zum Einbringen in     Gusseisenschmelzen        bestimmte        Vorlegierung    für die Herstellung  von     sphärolithischem    Gusseisen    Es ist bekannt, durch Einbringung von       :Magnesium    in     Gusseisenschmelzen    die     Krist.al'1-          form    des Graphits zu     beeinflussen.    Hierbei  wurde das Magnesium unter anderem mit  Hilfe von     Vorlegierungen    in die Gusseisen  schmelze eingebracht.

   Ausser     Magnesium-Nik-          kel-Legierungen    sind hierfür auch schon an  dere     3lagnesium-Legierungen    vorgeschlagen  worden. Beispielsweise hat man binäre     Ma-          gnesium-Silizium-Legierungen    verwendet und  dabei einen möglichst hohen     Magnesiumgehalt     angestrebt. Da jedoch das Magnesium bei  höheren Gehalten unter Reaktion mit der  Eisenschmelze ausbrennt, ist man zu     Magne-          sium-Silizium-Eisen-Legierungen*    übergegan  gen, in denen der     Magnesiumgehalt    vorzugs  weise zwischen 10 und 20%, jedenfalls unter  25% liegt.

   Untersuchungen mit Hilfe dieser       ternären        Vorlegierungen    sind     bereits        syste-          nratiseh    ausgewertet worden, und eine auf       Grund    der erhaltenen Ergebnisse aufgestellte  graphische Darstellung lässt vermuten, dass       Vorlegierungen    mit mehr als 20% Magnesium       nur    eine sehr geringe Ausbeute an Magne  sium im Gusseisen ergeben. Zu dem gleichen  Ergebnis führten auch Untersuchungen mit  andern Legierungen.  



       I'berraschenderweise    wurde nun gefunden,  dass man auch mit Hilfe von     Magnesium-Eisen-          Silizium-Legier    urigen, die bei einem Eisen-         gehalt    von 3 bis 35% einen     Magnesiumgehalt     von 25 bis 55% Mg, vorzugsweise 38 bis 42%,  und im übrigen mehr als     35%    Silizium auf  weisen, günstige Ergebnisse hinsichtlich der       Magnesiumausbeute    im Gusseisen erzielen  kann. Vorzugsweise wählt man Legierungen  mit einem besonders niedrigen, zwischen 940  und 970  C liegenden Schmelzpunkt, die eine  Zusammensetzung von 38 bis 42% Magnesium,  4 bis 7% Eisen und für den Rest Silizium auf  weisen.  



  Wie sich gezeigt hat, kann das     Magnesium     auch in Form von      Elektron     oder einer  andern mindestens 50% Magnesium enthal  tenden Legierung in die     Vorlegierung    ein  gebracht werden, so dass die fertige     Vorlegie-          rung    auch die übrigen Bestandteile einer sol  chen Legierung, z. B. Aluminium, enthält.  



  Dementsprechend betrifft die vorliegende  Erfindung eine zum Einbringen in     Guss-          eisenschmelzen    bestimmte     Vorlegierung    für die  Herstellung von     sphärölithischem    Gusseisen,  dadurch gekennzeichnet, dass sie 25 bis<B>55%</B>  Magnesium, 3 bis 35% Eisen und mehr als  <B>35%</B> Silizium enthält.  



  Insbesondere     Vorlegierungen    mit Gehalten  von etwa 40% Magnesium eignen sich beson  ders gut für die Herstellung von Gusseisen  mit     sphärolithisch        erstarrtem    Graphit. Bei der  Einbringung dieser     Vorlegierungen    ist es vor-      teilhaft, dafür zu sorgen, dass die Reaktion  mit der     Schmelze    unter der     Badoberfläche    vor  sich geht.  



  Bei den erfindungsgemässen     Voxlegierun-          gen    ist der     Schmelzintervall    meistens gering  und der     Schmelzpunkt    in der vorzugsweisen  Zusammensetzung niedrig, so dass die Vor  legierungen rasch und gleichmässig mit der       Gusseisenschmelze    reagieren können.

   Diese Le  gierungen enthalten ferner als einen die Reak  tion     puffernden    Bestandteil die '-Phase aus  dem System     Eisen-Silizium.    Diese Phase hat  durch ihre Ausbildung in Form von dünnen  Platten einen besonders günstigen Einfluss auf  den Reaktionsverlauf während des     Einbrin-          gens    der     Vorlegierung.     



  Aus folgenden Vergleichsversuchen geht  hervor, dass die Erhöhung des Magnesium  gehaltes in den     Vorlegierungen    die     Sphärolith-          bildung    günstig beeinflusst. Mit Hilfe von  gegenüber den bisher verwendeten wesentlich  geringeren Mengen an     Vorlegierung    lässt sich  das gleiche Ergebnis oder gar ein besseres  Ergebnis hinsichtlich der     Sphärolithenbildung     erzielen.

      Zum Vergleich wurden folgende Legierun  gen verwendet:  
EMI0002.0018     
  
    Nr. <SEP> % <SEP> Mg <SEP> % <SEP> Si <SEP> % <SEP> Fe <SEP> % <SEP> <U>A</U>l
<tb>  1 <SEP> 14,3 <SEP> 41,0 <SEP> 43,4 <SEP>   2 <SEP> 40,0 <SEP> 55,0 <SEP> 5,0 <SEP>   3 <SEP> 40,0 <SEP> 53,0 <SEP> 7,0 <SEP>   4 <SEP> 40,0 <SEP> 50,0 <SEP> 6,0 <SEP> 4,0       Der Gehalt von 4% Aluminium in der Vor  legierung 4 entspricht der     Verwendung    einer       Magnesium-Aluminium-Legierung    mit 10%  Aluminium an Stelle von reinem Magnesium.  Die     Vorlegierungen    wurden in solchen Mengen  verwendet, dass 0,3% Magnesium, bezogen auf  die     Roheisenschmelze,    eingebracht wurden.

   Es  wurde ein auf 2% Silizium     aufsiliziertes    Roh  eisen mit etwa 4,2 bis 4,3% Kohlenstoff den  Versuchen zu Grunde gelegt. Die     Vorlegie-          rung        vurde    mit Hilfe einer     Tauchglocke    in die       Roheisenschmelze,    die eine Temperatur von  etwa 1400  C hatte, eingebracht.

   Die Ergeb  nisse von Vergleichsversuchen hinsichtlich der       Sphärolithenausbeute    sind aus folgender Ta  belle zu entnehmen:  
EMI0002.0030     
  
    Nr. <SEP> der <SEP> Gehalt <SEP> an <SEP> Gehalt <SEP> an <SEP> Gehalt <SEP> an <SEP> Eingewogene <SEP> Menge <SEP> Sphärolithen  Vorlegierung <SEP> Mg <SEP> Fe <SEP> Al <SEP> der <SEP> Vorlegierung <SEP> in <SEP> ausbeute
<tb>  g
<tb>  1 <SEP> 14,3% <SEP> 43,4% <SEP> - <SEP> 21,5 <SEP> 80%
<tb>  2 <SEP> 40% <SEP> 5% <SEP> - <SEP> 7,5 <SEP> 80%
<tb>  4 <SEP> 40% <SEP> 6% <SEP> 4% <SEP> 7,5 <SEP> 90%
<tb>  4 <SEP> 40% <SEP> 6% <SEP> 4% <SEP> 7,5 <SEP> grösser <SEP> als <SEP> 90%
<tb>  3 <SEP> 40% <SEP> 7% <SEP> - <SEP> 7,5 <SEP> 90%
<tb>  1 <SEP> 14,3% <SEP> 43,4% <SEP> - <SEP> 21,5 <SEP> 90%
<tb>  2 <SEP> 40% <SEP> 5<B>0/,</B> <SEP> - <SEP> 7,5 <SEP> 90%
<tb>  1 <SEP> 14,3% <SEP> 43,

  4% <SEP> - <SEP> 21,5 <SEP> grösser <SEP> als <SEP> 90%
<tb>  2 <SEP> 40% <SEP> 5% <SEP> - <SEP> 7,5 <SEP> grösser <SEP> als <SEP> 90%       Aus diesen Vergleichsversuchen geht her  vor, dass die     hochmagnesiumhaltigen    Legierun  gen hinsichtlich der     Sphärolithenausbeute    den  als     Vorlegierungen    bekannten     niedrigmagne-          siumhaltigen    Legierungen (s. Nr. 1) gleich  wertig sind. Die     hochmagnesiumhaltigen    Le  gierungen haben jedoch ausser den vorstehend    angegebenen Vorteilen den weiteren Vorteil,  dass sie sich infolge ihres niedrigen Schmelz  punktes leicht herstellen lassen.

   Ausserdem  besitzen bei ihnen die     Ausseigerungen,    falls  solche auftreten, etwa, dieselbe Konzentration  wie die     Gussmasseln,    während bei den     Magne-          sium-Eisen-Silizium-Legierungen    mit niedri-           geni        Magnesiumgehalt    die     Ausseigerungen     andere Zusammensetzung besitzen als die     Guss-          masseln    und daher entweder verworfen wur  den oder eine Uneinheitlichkeit in das Vor  legierungsmaterial brachten.



  Master alloy intended for introduction into cast iron melts for the production of spherulitic cast iron It is known to influence the crystal form of graphite by introducing: Magnesium into cast iron melts. The magnesium was introduced into the cast iron melt with the help of master alloys.

   In addition to magnesium-nickel alloys, other 3-magnesium alloys have also been proposed for this purpose. For example, binary magnesium-silicon alloys have been used and the aim has been to achieve the highest possible magnesium content. However, since the magnesium burns out at higher contents and reacts with the molten iron, one has switched to magnesium-silicon-iron alloys *, in which the magnesium content is preferably between 10 and 20%, at least below 25%.

   Investigations with the help of these ternary master alloys have already been systematically evaluated, and a graph based on the results obtained suggests that master alloys with more than 20% magnesium only give a very low yield of magnesium in cast iron. Investigations with other alloys also led to the same result.



       Surprisingly, it has now been found that with the help of magnesium-iron-silicon alloys, with an iron content of 3 to 35%, a magnesium content of 25 to 55% Mg, preferably 38 to 42%, and in remaining more than 35% silicon, can achieve favorable results in terms of magnesium yield in cast iron. It is preferable to choose alloys with a particularly low melting point between 940 and 970 C, which have a composition of 38 to 42% magnesium, 4 to 7% iron and the remainder silicon.



  As has been shown, the magnesium can also be brought into the master alloy in the form of electrons or another alloy containing at least 50% magnesium, so that the finished master alloy also contains the other components of such an alloy, e.g. B. aluminum contains.



  Accordingly, the present invention relates to a master alloy intended to be introduced into cast iron melts for the production of spheroidal cast iron, characterized in that it contains 25 to 55% magnesium, 3 to 35% iron and more than Contains 35% silicon.



  In particular, master alloys with a magnesium content of around 40% are particularly suitable for the production of cast iron with spherulitically solidified graphite. When introducing these master alloys, it is advantageous to ensure that the reaction with the melt takes place below the bath surface.



  In the case of the vox alloys according to the invention, the melting interval is usually short and the melting point in the preferred composition is low, so that the pre-alloys can react quickly and uniformly with the cast iron melt.

   These alloys also contain the 'phase from the iron-silicon system as a component which buffer the reaction. Due to its formation in the form of thin plates, this phase has a particularly favorable influence on the course of the reaction during the introduction of the master alloy.



  The following comparative tests show that increasing the magnesium content in the master alloys has a positive effect on spherulite formation. The same result or even a better result with regard to the formation of spherulites can be achieved with the aid of significantly smaller amounts of master alloy compared to the previously used ones.

      The following alloys were used for comparison:
EMI0002.0018
  
    No. <SEP>% <SEP> Mg <SEP>% <SEP> Si <SEP>% <SEP> Fe <SEP>% <SEP> <U> A </U> l
<tb> 1 <SEP> 14.3 <SEP> 41.0 <SEP> 43.4 <SEP> 2 <SEP> 40.0 <SEP> 55.0 <SEP> 5.0 <SEP> 3 <SEP > 40.0 <SEP> 53.0 <SEP> 7.0 <SEP> 4 <SEP> 40.0 <SEP> 50.0 <SEP> 6.0 <SEP> 4.0 The content of 4% aluminum in the pre-alloy 4 corresponds to the use of a magnesium-aluminum alloy with 10% aluminum instead of pure magnesium. The master alloys were used in such amounts that 0.3% magnesium, based on the pig iron melt, was introduced.

   The tests were based on a raw iron siliconized on silicon with about 4.2 to 4.3% carbon. The pre-alloy was introduced into the pig iron melt, which had a temperature of around 1400 ° C., with the aid of a dipping bell.

   The results of comparative tests with regard to the spherulite yield can be found in the following table:
EMI0002.0030
  
    No. <SEP> the <SEP> content <SEP> of <SEP> content <SEP> of <SEP> content <SEP> of <SEP> weighed-in <SEP> amount <SEP> spherulite pre-alloy <SEP> Mg <SEP> Fe <SEP> Al <SEP> of the <SEP> master alloy <SEP> in <SEP> yield
<tb> g
<tb> 1 <SEP> 14.3% <SEP> 43.4% <SEP> - <SEP> 21.5 <SEP> 80%
<tb> 2 <SEP> 40% <SEP> 5% <SEP> - <SEP> 7.5 <SEP> 80%
<tb> 4 <SEP> 40% <SEP> 6% <SEP> 4% <SEP> 7.5 <SEP> 90%
<tb> 4 <SEP> 40% <SEP> 6% <SEP> 4% <SEP> 7.5 <SEP> greater <SEP> than <SEP> 90%
<tb> 3 <SEP> 40% <SEP> 7% <SEP> - <SEP> 7.5 <SEP> 90%
<tb> 1 <SEP> 14.3% <SEP> 43.4% <SEP> - <SEP> 21.5 <SEP> 90%
<tb> 2 <SEP> 40% <SEP> 5 <B> 0 /, </B> <SEP> - <SEP> 7.5 <SEP> 90%
<tb> 1 <SEP> 14.3% <SEP> 43,

  4% <SEP> - <SEP> 21.5 <SEP> greater <SEP> than <SEP> 90%
<tb> 2 <SEP> 40% <SEP> 5% <SEP> - <SEP> 7.5 <SEP> greater <SEP> than <SEP> 90% These comparative tests show that the high-magnesium alloys with regard to the spherulite yield are equivalent to the alloys with a low magnesium content known as master alloys (see No. 1). The alloys with high magnesium content, however, apart from the advantages indicated above, have the further advantage that they can be easily produced due to their low melting point.

   In addition, if they occur, the segregation has roughly the same concentration as the cast ingots, while the segregation of the magnesium-iron-silicon alloys with a low magnesium content has a different composition than the cast ingots and is therefore either discarded or introduced a non-uniformity in the pre-alloy material.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I Zum Einbringen in Gusseisenschme'lzen be stimmte Vorlegierung für die Herstellung von sphärolithischem Gusseisen, dadurch gekenn zeichnet, dass sie 25 bis <B>55%</B> Magnesium, 3 bis 35% Eisen und mehr als 35% Silizium enthält. UNTERANSPRÜCHE 1. Vorlegierung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie 38 bis 42% Magnesium und 4 bis 7% Eisen enthält. PATENT CLAIM I A master alloy for the production of spherulitic cast iron for the manufacture of cast iron melts, characterized in that it contains 25 to 55% magnesium, 3 to 35% iron and more than 35% silicon. SUBClaims 1. Master alloy according to claim I, characterized in that it contains 38 to 42% magnesium and 4 to 7% iron. 2. Vorlegierung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem noch mindestens einen mit Magnesium legier- baren Bestandteil enthält. 3. Vorlegierung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus 25 bis 55% Magnesium, 3 bis 35% Eisen und mehr als 35% Silizium besteht. 4. Vorlegierung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus 38 bis 42% Magnesium, 4 bis 7% Eisen und mehr als 50<B>%</B> Silizium besteht. 2. Master alloy according to claim I, characterized in that it also contains at least one component which can be alloyed with magnesium. 3. Master alloy according to claim I, characterized in that it consists of 25 to 55% magnesium, 3 to 35% iron and more than 35% silicon. 4. Master alloy according to dependent claim 1, characterized in that it consists of 38 to 42% magnesium, 4 to 7% iron and more than 50 <B>% </B> silicon. 5. Vorlegierung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus 40% Magnesium, 6% Eisen, 50% Silizium und 4% Aluminium besteht. PATENTANSPRUCH II Verfahren zur Herstellung einer Vor legierung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnesium in Form einer mindestens 50% Magnesium enthalten den Legierung in die Vorlegierung einge bracht wird. UNTERANSPRUCH 6. Verfahren nach Patentanspruch II, da- 40 durch gekennzeichnet, dass das Magnesium in Form einer mindestens 50%a Mg enthalten den Magnesium-Aluminium-Legierung einge bracht wird. 5. master alloy according to dependent claim 1, characterized in that it consists of 40% magnesium, 6% iron, 50% silicon and 4% aluminum. PATENT CLAIM II Method for producing a pre-alloy according to claim I, characterized in that the magnesium is introduced into the pre-alloy in the form of an alloy containing at least 50% magnesium. SUBClaim 6. The method according to claim II, characterized in that the magnesium is introduced into the magnesium-aluminum alloy in the form of a magnesium-aluminum alloy containing at least 50% a Mg.
CH313007D 1951-12-31 1952-12-19 Master alloy intended for introduction into cast iron melts for the manufacture of spherulitic cast iron CH313007A (en)

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