CH632296A5

CH632296A5 - Mittel zur behandlung von eisen in fluessigem zustand sowie verwendung des mittels.

Info

Publication number: CH632296A5
Application number: CH1487077A
Authority: CH
Inventors: John Robert Mclaughlin; Michael David Bryant; Manfred Fessel; Kenneth Clark Taylor
Original assignee: Foseco Int
Priority date: 1976-12-06
Filing date: 1977-12-05
Publication date: 1982-09-30
Also published as: NO774154L; FI63258B; SE442212B; ATA874877A; PH13766A; JPS53124112A; JPS5654363B2; CA1076847A; TR20654A; FI773645A; DE2753282A1; NO149433C; MX151882A; FI63258C; SE7713774L; NL7713488A; BR7708098A; DK540777A; IN147621B; US4173466A

Description

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PATENTANSPRÜCHE

1. Mittel zur Behandlung von Eisen in flüssigem Zustand, bestehend aus einer verdichteten Mischung mit einem Gehalt an feinteiligem Eisen, Magnesium und Calcium, dadurch gekennzeichnet, dass

(a) der Magnesiumgehalt zwischen 5 und 15 Gew.-% liegt,

(b) das Gewichtsverhältnis von Magnesium zu Calcium im Bereich von 1:1 bis 8:1 liegt,

(c) das Eisen eine Reinheit von mindestens 95 Gew.-% aufweist und in Form von Teilchen mit einer Korngrösse von weniger als 0,5 mm vorliegt und

(d) die Dichte der Mischung mindestens 4,3 g/cm3 beträgt, wobei das Magnesium in Form von Teilchen mit einer Korngrösse von weniger als 0,7 mm vorliegt.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von Magnesium zu Calcium im Bereich von 4,5:1 bis 1:1 liegt.

3. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnesium eine Reinheit von mindestens 99 Gew.-% aufweist und in Form von Teilchen mit einer Korngrösse von 0,15 bis 0,40 mm vorliegt.

4. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Calcium in Form von Calciumsilicid vorliegt.

5. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisen in Form von Eisenschwamm oder Stahlpulver aus Teilchen mit einer Korngrösse von weniger als 0,2 mm vorliegt.

6. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es neben Calcium andere Erdalkalimetalle und/ oder seltene Erdmetalle und/oder Zinn enthält.

7. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es bis zu 5 Gew.-% Kohlenstoff enthält.

8. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es in Form von Presslingen mit einem Volumen von 0,5 bis 10 cm3 vorliegt.

9. Verwendung des Mittels gemäss Anspruch 1 in metallurgischen Behandlungen von geschmolzenem Eisen.

10. Verwendung gemäss Anspruch 9 in der Herstellung von Kugelgraphitgusseisen, bei der man in ein Legierungsgefäss eine bestimmte Menge des Behandlungsmittels legt und ent-schwefeltes flüssiges Eisen in das Gefäss giesst.

11. Verwendung gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man in das Legierungsgefäss, bezogen auf das zu behandelnde flüssige Eisen, 0,5 bis 3,0 Gew.-% an Behandlungsmittel einbringt.

12. Verwendung gemäss Anspruch 9 in der Desoxydierung von Stahl und in der Entschwefelung von Eisen, bei der man in ein Legierungsgefäss eine bestimmte Menge des Behandlungsmittels einbringt und nicht vorbehandelten Stahl oder Eisen in das Gefäss giesst.

Die hier beschriebene Erfindung betrifft ein Mittel zur Behandlung von Eisen in flüssigem Zustand sowie die Verwendung des genannten Mittels in metallurgischen Behandlungen von flüssigem Eisen.

Die wesentlichen Schritte bei der Herstellung von duktilem Eisen aus einem Roheisen von der Zusammensetzung von Graueisen (3,5 bis 4,0% Kohlenstoff, 1,5 bis 2,5% Silicium, 0,03 bis 0,15% Schwefel) sind nacheinander die Entschwefelung, die Kugelgraphitbildung und die Impfung. Die Kugelgraphitbildung wird vorzugsweise durch Einbringen von Magnesium in das flüssige Eisen erreicht.

Magnesium kann zur Kugelgraphitbildung nicht in das Eisen eingebracht werden, bevor der Schwefelgehalt im flüssigen Eisen auf einen Wert unterhalb etwa 0,01%, vorzugsweise unter 0,005% gesenkt worden ist, da erst dann die Zugabe von Magnesium zu einem Ansteigen des Magnesiumgehaltes in dem Eisen auf das für die Bildung von Kugelgraphit erforderliche Niveau führt. In der Praxis wird die Entschwefelung als getrennter Schritt vor der Kugelgraphitbildung durchgeführt. Bekannte Entschwefelungsmittel für diesen Zweck sind Calci-umcarbid, Natriumcarbonat und Calciumoxid. Nach der Entschwefelung wird die schwefelhaltige Schlacke abgetrennt und das flüssige Eisen ist dann für eine Behandlung mit Magnesium zur Erzeugung von Kugelgraphit fertig.

Magnesium ist ein Element, welches sich für die Kugelgraphitbildung nur schwer in geschmolzenes Eisen einbringen lässt, da es in reinem Zustand einen Siedepunkt von 1070 °C aufweist, welcher deutlich unterhalb der Temperatur des geschmolzenen Eisens liegt, da es ferner eine niedrige Löslichkeit in Eisen aufweist, eine wesentlich niedrigere Dichte als Eisen (1,7 für Magnesium gegenüber 7,0 für Gusseisen) besitzt und schliesslich eine starke Neigung zeigt, in Form von Magnesiumoxiddampf verlorenzugehen.

Innerhalb der 30 Jahre, welche seit der Erfindung von duktilem Eisen vergangen sind, sind verschiedene Wege vorgeschlagen worden, um die Schwierigkeiten zu überwinden, die mit dem Einbringen von Magnesium in Eisen zum Zweck der Kugelgraphitbildung verbunden sind. Einige der wichtigsten sind die folgenden:

1. Durch die Verwendung spezieller Vorrichtungen: Beispielsweise durch Anwenden des Magnesiums in Form von Pulver oder Granulat mittels Einblasen oder durch Kombinieren des Magnesiums mit inerten Stoffen wie Koks oder Eisenschwamm und Eintauchen dieser Materialien in das geschmolzene Eisen mit Hilfe eines speziellen Tauchkolbens, oder durch Verwendung spezieller Behandlungsgefässe, in denen das Magnesium mit überatmosphärischem Druck eingebracht wird.

2. Durch Legieren des Magnesiums mit einem dichteren Material und Aufgiessen des geschmolzenen Eisens auf die so gebildete Vorlegierung. Sowohl Nickel als auch Kupfer sind für diesen Zweck eingesetzt worden, doch ist ihre Verwendung wegen der damit verbundenen Kosten und wegen des Einflusses dieser Metalle auf die metallurgischen Eigenschaften des Gusseisens nicht mehr üblich. Statt dessen hat sich nunmehr als dichteres Material Ferrosilicium, beispielsweise eine Ferrosili-ciumzusammensetzung mit einem Magnesiumgehalt von etwa 5 bis 10% durchgesetzt. Die Anwendung von Ferrosilicium bringt jedoch ernste Nachteile mit sich, da die Gegenwart von Silicium, insbesondere bei Erreichen bestimmter verhältnismässig hoher Werte zu Problemen in den weiteren Stufen der Gusseisenherstellung führen kann. Beispielsweise sollte der Siliciumgehalt in dem fertigen Kugelgraphiteisen in der Grös-senordnung von 2,5% liegen, was zu einer entsprechenden Beschränkung des wünschenswerten Siliciumgehaltes in den früheren Herstellungsstufen führt. Wenn das Niveau zu stark ansteigt, kann es notwendig werden, Gegenmassnahmen zu treffen. Darüber hinaus kann die Gegenwart von Silicium zur Bildung von silikathaltigen Schlacken führen, welche entfernt werden müssen. Ferner kann die Reaktion zwischen dem Magnesium in der Ferrosiliciumzusammensetzung und dem geschmolzenen Eisen heftig sein, selbst innerhalb des engen Bereiches für den Magnesiumgehalt von 5 bis 10%.

Die einfache Zugabe in der Pfanne unter Anwendung einer Übergiess- oder Sandwichtechnik unter Verwendung eines 5 oder 10% Magnesium enthaltenden Ferrosiliciums (oder heutzutage seltener einer Nickel/Magnesium-Legierung) ist die am häufigsten angewendete Methode zur Einführung von Magnesium ohne spezielle Vorrichtungen.

Die Impfung ist ein äusserst wichtiger Teil der Gewinnung von duktilem Eisen. Es ist notwendig, zunächst die Zahl der

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5

10

15

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25

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durch die Magnesiumbehandlung entstehenden Graphitkügel- Magnesium, 2,8 bis 10 Gew.-% Calcium, mindestens 35 Gew.-% chen zu erhöhen und deren Dichte zu verbessern und dann eine Silicium und zwischen 0 und 30 Gew.-% Eisen. Die Patentschrift Abkühlung (Bildung von Eisencarbid) insbesondere in dünnen erwähnt, dass das Calcium die Heftigkeit der Reaktion dämpft, Abschnitten zu verhindern. Das Impfmittel muss somit nach wenn das Magnesium:Calcium-Verhältnis im Bereich von 5,7:1 und nicht etwa vor der Magnesiumbehandlung zugesetzt wer- 5 zu 9:1 liegt. Diese Mittel werden in das schmelzflüssige Metall den, damit es wirksam ist. Es ist wesentlich, ein geeignetes Impf- mittels eines Tauchkolbens eingetaucht.

mittel auszuwählen und im allgemeinen findet eine Ferrosilici- Aus der SW-OS 241/70 ist es für die Impfung bei der Herumlegierung Anwendung. Dünne Bereiche der Gussstücke mit Stellung von Gusseisen bekannt, eine Impfzusammensetzung zu einem niedrigen Siliciumgehalt und einer hohen Giesstempera- verwenden, welche ein Impfmittel und feinteiligen Eisen-tur erfordern einen hohen Gehalt an Impfmittel zur Vermei- io schwamm enthält, welche zusammengepresst sind. Als Impfdung der Abkühlung und zur Erzielung einer befriedigenden mittel kommen verschiedene Stoffe einschliesslich beispiels-Graphitstruktur. Die übliche Methode der Zugabe besteht weise einer Calcium/Silicium/Magnesium-Legierung oder einer darin, das Impfmittel dem Strom des flüssigen Eisens während Magnesium/Eisen/Silicium-Legierung in Betracht. Die Press-der Überführung des geschmolzenen Kugelgraphitgusseisens linge werden unter Drucken von 2 bis 3 t/cm2 erzeugt, und die in die Giesspfanne zuzufügen. Bei einer anderen Arbeitsweise, i5 Erfahrung hat gezeigt, dass solche Presslinge eine Dichte von der sogenannten «Formimpfung», wird ein Impfmittel am 3,8 bis 4 g/cm3 aufweisen. Um zu verhindern, dass diese Press-

Boden der Gussform befestigt und anschliessend das geschmol- linge auf dem schmelzflüssigen Eisen schwimmen, ist es üblich, zene Eisen aufgegossen. Diese Methode findet häufig als wei- sie mechanisch in der Schmelze zu befestigen, beispielsweise tere Impfung neben der Impfung in der Pfanne statt. durch Annageln oder Verkeilen. Dadurch wird die Freisetzung

Verschiedene Magnesium enthaltende Zusammensetzun- 2o des Siliciums für die Impfung ermöglicht. Für die Impfung wer-gen, welche sich für die Kugelgraphitbildung zu Presslingen den derartige Presslinge in sehr niedrigen Zugabemengen, verdichten lassen, sind bereits vorgeschlagen worden. Die bezogen auf das schmelzflüssige Metall, eingesetzt.

DT-PS 13 02 000 lehrt die Verwendung von Briketts, welche 7 Das erfindungsgemässe Mittel zur Behandlung von Eisen bis 25% Magnesium, im übrigen Eisenpulver und gegebenen- im flüssigen Zustand und dessen Verwendung in metallurgi-falls Zusätze enthalten; einer der Zusätze ist Calciumcarbid. 25 sehen Behandlungen von flüssigem Eisen sind in den vorange-Die entsprechend dieser Lehre hergestellten Presslinge mit henden Patentansprüchen 1 bzw. 9 charakterisiert.

Gehalt an Calciumcarbid werden bei Berührung mit der Atmo- Diese Mittel sind besonders wertvoll zur Erzeugung von Sphäre angegriffen. Die Briketts können ferner Wismutoxid Kugelgraphit in Gusseisen in einer Gusspfanne. Gegenstand und Calcium enthalten. In der DT-PS 17 58 468 sowie der ent- der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von sprechenden GB-PS 12 01 397 wird ein Pressling vorgeschla- 30 Kugelgraphitgusseisen, bei welchem man in ein Legierungsge-gen, welcher 4 bis 40, vorzugsweise 5 bis 25% Magnesium und f äss eine bestimmte Menge an Behandlungsmittel legt und ent-im übrigen Eisenschwamm enthält und welcher eine Dichte schwefeltes flüssiges Eisen in das Gefäss giesst, welches von 2 bis 4, vorzugsweise 3 g/cm3 aufweist. Solche Presslinge dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein Mittel gemäss der haben eine niedrige Dichte und neigen deshalb dazu, an die Erfindung verwendet.

Oberfläche des schmelzflüssigen Eisens zu steigen, was zu einer 35 Das erfindungsgemässe Mittel kann ferner zur Entschwefe-unannehmbar niedrigen Magnesiumausbeute führt, wenn nicht lung von Eisen und zur Desoxydation von Stahl dienen, indem SpezialVorrichtungen Verwendung finden, beispielsweise wie man in ähnlicher Weise eine geeignete Menge am Boden eines in der PS erwähnt, eine Tauchglocke oder ein Tauchkolben, Gefässes, z. B. einer Pfanne, anordnet und das geschmolzene welcher die Presslinge am Boden hält. Eisen oder den Stahl auf das Mittel giesst. Bei der Anwendung

Die GB-PS 13 64 859 beschreibt für die Desoxydation von 40 zur Desoxidation und Entschwefelung liegt das Verhältnis von Stahl ein Brikett aus Magnesium und Eisenschwamm in Form Magnesium zu Calcium vorzugsweise auf der niedrigeren Seite eines Blockes mit einem Gewicht von beispielsweise 1 kg; des Bereiches von 1:1 bis 8:1, z. B. zwischen 1:1 und 3:1.

solche Briketts können nur dann für die Kugelgraphitbildung in Zur näheren Erläuterung der Erfindung sollen die beiliegen-Gusseisen wirksam angewendet werden, wenn Einrichtungen den graphischen Darstellungen dienen ; es zeigen benutzt werden, welche ein Aufschwimmen an die Oberfläche 45 Fig. 1 die allgemeine Abhängigkeit zwischen dem Magnesi-des schmelzflüssigen Gusseisens verhindern. Die GB-PS umgehalt bei drei unterschiedlichen Magnesium:Calcium-Ver-

13 97 600 beschreibt die Verwendung von Briketts aus 5 bis 7% hältnissen in dem Pressling und der Heftigkeit der Reaktion mit Magnesium, 0,3 bis 0,9% Cer und als Rest Eisen zur Kugelgra- dem geschmolzenen Metall (gemessen anhand eines willkürlich phitbildung in Gusseisen. Derartige Briketts müssen am Boden gewählten Massstabes) und der Pfanne festgehalten werden, um die gewünschte Wirkung 50 Fig. 2 eine idealisierte graphische Darstellung der Abhän-zu erzielen, beispielsweise dadurch, dass man sie mit Stanz- gigkeit zwischen der Dichte des Presslings und dem Magnesi-blechabfällen in einer Menge bedeckt, welche ihr eigenes umgehalt bei bestimmten Magnesium:Calcium-Verhältnissen,

Gewicht übersteigt. wobei andere Faktoren, beispielsweise die Abwesenheit sonsti-

Die US-PS 19 22 037 zeigt Briketts aus einem reaktionsfähi- ger Zusätze, der Verdichtungsdruck und dergleichen konstant-gen Metall wie Calcium oder Magnesium und einem Verhältnis- 55 gehalten wurden.

mässig weniger reaktionsfähigem Metall wie Eisen. Solche Bri- Aus der Fig. 1 wird deutlich, dass bei einem unendlich ketts sind für verschiedene Zwecke brauchbar, obwohl ihre hohen Verhältnis von Magnesium zu Calcium, d. h. bei Abwe-Verwendung zur Kugelgraphiterzeugung in Gusseisen nicht senheit von Calcium, nur ein niedriger Magnesiumgehalt von erwähnt ist, da duktiles Gusseisen 1930 noch nicht erfunden höchstens 8% angewendet werden kann, da sonst die Reak-worden war, als diese Veröffentlichung abgefasst wurde. Die 60 tionsheftigkeit die Toleranzgrenze überschreitet. Mit wenig US-PS 34 59 541 erwähnt Briketts aus Magnesium und Eisen Calcium, d. h. einem hohen Mg/Ca-Verhältnis, können bis zu zur Kugelgraphitbildung. Um eine wirksame Kugelgraphitbil- 11% Magnesium vorhanden sein. Der Magnesiumgehalt kann dung sicherzustellen, ist es erforderlich, Tauchvorrichtungen noch höher ansteigen, wenn man ein niedriges Mg/Ca-Verhält-oder andere Spezialeinrichtungen zu verwenden, um die Bri- nis wählt und dadurch den dämpfenden Einfluss des Calciums ketts in das geschmolzene Metall einzutauchen. 65 auf die Heftigkeit der Reaktion erhöht. Die Darstellung der

Die GB-PS 799 972 befasst sich mit der Kugelgraphitbil- Fig. 2 zeigt jedoch, dass mit steigendem Calciumgehalt, d. h. mit dung mit Hilfe eines Mittels, welches in das schmelzflüssige abnehmendem Mg/Ca-Verhältnis, die Dichte des Presslings Metall getaucht wird. Das Mittel enthält 17 bis 50 Gew.-% abnimmt und dass die Dichte des Presslings unter den Wert

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von 4,3 g/cm3 fallen kann, in welchem Fall der Pressling nicht Es ist vorteilhaft, den Mitteln Kohlenstoff zuzusetzen, bei mehr für eine Übergiesstechnik Anwendung finden kann, da er spielsweise in Form von kristallinem Graphit, amorphem Russ dazu neigt, an die Oberfläche des schmelzflüssigen Metalls oder zerstossenem Graphitelektrodenabfall. Der Zusatz von hochzusteigen, bevor die Behandlung vollständig ist. In der Pra- bis zu 5, vorzugsweise 2 bis 4 Gew.-% Kohlenstoff verbessert xis liegt die Obergrenze für die erreichbare Dichte des Mittels 5 die Verpressbarkeit des Gemisches und hilft so, die erforder-bei etwa 6,5 g/cm3. liehe hohe Dichte zu erreichen. Die Zugabe von Kohlenstoff

Oberhalb eines Magensium:Calcium-Verhältnisses von 8:1 unterstützt ferner den physikalischen Zerfall der Mittel in dem wird die Heftigkeit der Reaktion zwischen dem Magnesium geschmolzenen Eisen, da er die Eisenpulverteilchen daran hin-und dem geschmolzenen Eisen nur noch wenig gedämpft. Die dert, zusammenzusintern.

Obergrenze für Calcium kann bis zu 1:1 erreichen, doch findet io Die Presslinge des Behandlungsmittels werden vorzugs-vorzugsweise weniger Anwendung, beispielsweise ein Magne- weise hergestellt, indem man ein trockenes Gemisch aus den sium/Calcium-Verhältnis von 4,5 zu 1, besonders bevorzugt von Bestandteilen, beispielsweise auf einem Walzenstuhl mit entge-3,5 zu 1, da die Anwesenheit von Calcium zu einer Erniedrigung gengesetzt rotierenden Walzen, bei geeigneten Drucken und der Dichte des Presslings führt. Wie in der graphischen Darstel- Temperaturen verdichtet. Die Presslinge können eine beliebige lung gezeigt, besteht zwischen dem Magnesium- und dem Calci-15 geeignete Form und Grösse aufweisen, besitzen jedoch vor-umgehalt ein umgekehrtes Verhältnis innerhalb des Bereiches, zugsweise ein Volumen von 0,5 bis 10 cm3 und haben vorzugs-so dass mit abnehmendem Magnesiumgehalt mehr Calcium weise eine hohe Schüttdichte.

zugegen sein kann. Bei praktischen Aufgiessversuchen in einer Giesserei

Der Magnesiumgehalt kann zwischen 5 und 15% liegen, da wurde beobachtet, dass sich im Vergleich zu einer Magnesium/ innerhalb dieses Bereiches das Risiko einer zu heftigen Reak- 20 Ferrosilicium-Vorlegierung während der Kugelgraphitbildung . tion bei Verwendung des Presslings im Übergiessverfahren unter Verwendung eines erfindungsgemässen Presslings weni-durch das Vorhandensein der definierten Menge Calcium ver- ger Schlacke bildete, die Temperatur des schmelzflüssigen mindert ist. Es ist nicht praktisch, einen niedrigeren Magnesi- Metalls weniger erniedrigt wurde und dass das Kugelgraphit-umgehalt zu verwenden, und es kann gefährlich sein, einen eisen verbesserte metallurgische Eigenschaften aufwies. Diese höheren Gehalt anzuwenden. Das Magnesium kann in Form 25 Vorteile können zum Teil auf die Tatsache zurückgeführt wer-von Magnesiummetall oder einer Magnesiumlegierung vorhan- den, dass aufgrund der Verwendung eines Presslings mit einem den sein, und es weist eine Teilchengrösse von weniger als 0,7 niedrigen Siliciumgehalt die Bildung siliciumhaltiger Schlacke mm auf. Die Reinheit des Magnesiums beträgt vorzugsweise und damit die Schlackenbildung als solche zurückgedrängt mindestens 99%, und das Teilchenspektrum liegt besonders werden, sowie ferner darauf, dass der Magnesiumgehalt unge-bevorzugt zwischen 0,15 und 0,40 mm. 30 fährlicherweise hoch sein kann, die Heftigkeit der Reaktion

Das Calcium kann in irgendeiner bequem zur Verfügung gedämpft wird und weniger Presslinge erforderlich sind, was stehenden Form zugesetzt werden, vorausgesetzt, dass es beides ebenfalls dazu beiträgt, dass die Temperatur des weder zu gefährlich noch zu stabil ist, um die Heftigkeit der schmelzflüssigen Metalls nicht erniedrigt wird.

Reaktion zu dämpfen ; vorzugsweise findet das Calcium in Es ist zu betonen, dass die Behandlungsmittel gemäss der

Form einer Legierung wie z. B. Calciumsilicid Anwendung. Auf- 35 Erfindung in vorhandenen Einrichtungen Verwendung finden grund des Magnesium:Calcium-Verhältnisses wird der Silicium- können, welche Vorrichtungen wie Tauchglocken zum Taugehalt selbst bei Verwendung von Calciumsilicid kaum 10 bis chen des Behandlungsmittels aufweisen. Die Behandlungsmit-15% übersteigen, was vorteilhaft ist, da mit steigender Silicium- tel gemäss Erfindung besitzen jedoch den grossen Vorteil, dass konzentration das Risiko unerwünschter Nebeneffekte sie im Rahmen einer einfachen «Aufgiess»-Technik Anwen-

ansteigt. 40 dung finden können, bei welcher die Mittel einfach auf den

Verschiedene Arten von Eisenpulver können Verwendung Boden eines metallurgischen Gefässes wie z. B. einer Pfanne finden, beispielsweise Eisenschwammpulver oder Stahlpulver. oder eines Tiegels gegeben werden, worauf das zu behandelnde Die Reinheit sollte mindestens 95 und vorzugsweise minde- Gusseisen oder der zu behandelnde Stahl einfach in das Gefäss stens 98% betragen und so nahe bei 100% wie möglich liegen, da eingefüllt werden. Gewünschtenfalls kann das Mittel beispiels-Verunreinigungen, in der Hauptsache Eisenoxid und Alumi- 45 weise mit Eisen- oder Stahlstanzabfällen bedeckt werden, um niumoxid, die Verpressbarkeit des Eisenschwamms und des zu verhindern, dass das Mittel zu Beginn durch das einströ-Stahlpulvers und damit die erreichbare Dichte der Presslinge mende geschmolzene Metall zu heftig verdrängt wird. Voraus-und somit auch die Magnesiumausbeute beeinflussen. ' gesetzt jedoch, dass die Dichte des Mittels mindestens 4,3

Das Gewicht der zur befriedigenden Bildung von Kugelgra- g/cm3 beträgt, zeigt sich unabhängig davon, ob das Mittel zu phit in Eisen dienenden Presslinge hängt von der Zusammen- 50 Beginn des Einfüllens bedeckt ist oder nicht, dass die Reaktion setzung des Eisens und dem Magnesiumgehalt der Presslinge mit dem Magnesium vollständig und die Kugelgraphitbildung ab, liegt jedoch üblicherweise im Bereich von 0,5 bis 3 Gew.-% oder sonstige Behandlung beendet ist, selbst wenn die Pressbezogen auf das Gewicht des zu behandelnden flüssigen Eisens, linge schliesslich an die Oberfläche der Schmelze aufsteigen.

Neben Eisen, Magnesium und Calcium können die Press- Da das Mittel gemäss Erfindung eine Dichte von mindestens linge ferner kleine Mengen anderer Elemente enthalten, 55 4,3 g/cm3 aufweist, ist die Aufenthaltsdauer des Mittels in der welche geschmolzenem Eisen üblicherweise zur Bildung von Schmelze in der Praxis ausreichend, um eine vollständige Frei-Kugelgraphiteisen zugesetzt werden. Beispiele für solche Eie- gäbe des darin enthaltenen Magnesiums innerhalb der mente sind die übrigen Erdalkalimetalle, Seltene Erdmetalle Schmelze zu gewährleisten, wobei dieses nicht als Magnesium-sowie Zinn. Diese Elemente können in den Presslingen als oder Magnesiumoxiddampf an der Oberfläche der Schmelze

Legierungen, z. B. Mg/Sn, Mg/Ba oder Mg/Ce-Legierung, als 60 freigesetzt wird.

Cer-Mischmetall, als Cersilicid oder als Salze zugegen sein. Die Zur näheren Erläuterung der Erfindung sollen die nachfol-' Presslinge können ferner Impfmittel für Gusseisen wie Silici- genden Beispiele dienen, wobei sich alle Prozentangaben auf umearbid oder Wismuth oder auch Flussmittel wie Magnesium- das Gewicht beziehen.

fluorid oder Fluoride Seltener Erden enthalten. In jedem Fall muss jedoch darauf geachtet werden, dass die Dichte der Press- 65 Beispiel 1

linge nicht unter den Mindestwert fällt. Die Verwendung von Die folgenden Mittel wurden durch Zusammenmischen der

Bindemitteln ist nicht erforderlich und sollte vermieden wer- folgenden Bestandteile hergestellt:

den.

5

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(A) (zum Vergleich)

Eisenschwamm (Teilchengrösse weniger als 0,15 mm, 92,5% Eisengehalt 98,5%)

Magnesium (Teilchengrösse weniger als 0,35 mm) 7,5%

(B) (gemäss Erfindung)

Eisenschwamm (Teilchengrösse weniger als 0,15 mm, 86,5% Eisengehalt 98,5%)

Magnesium (Teilchengrösse weniger als 0,35 mm) 7,5% Calciumsilicid (Teilchengrösse weniger als 0,5 mm) 6,0%

10

Die Mittel wurden zu mandelförmigen Briketts mit einer Grösse von etwa 3 cm x 2 cm x 1,5 cm verformt, wobei eine Brikettiermaschine mit gegenläufig rotierenden Walzen Verwendung fand, welche mit einem Druck von 5 t/cm2 arbeitete.

Die aus der Zusammensetzung (A) hergestellten Briketts 15 wiesen eine Dichte von 5,80 g/cm3 und die aus der Zusammensetzung (B) hergestellten eine Dichte von 5,34 g/cm3 auf.

Die Presslinge wurden als Mittel zur Kugelgraphitbildung in Gusseisen auf die folgende Weise untersucht:

Roheisen für die Kugelgraphitbildung wurde in einem kern- 20 losen Hochfrequenzinduktionsofen erschmolzen, wobei die Rohstoffe so gewählt wurden, dass die Analyse der fertigen Schmelze 3,5% Kohlenstoff und 2,3% Silicium ergab. Das geschmolzene Eisen wurde auf 1540 °C überhitzt und nach dem Abstich in eine Behandlungspfanne gefüllt, welche 2,45 Gew-%,25 bezogen auf das zu behandelnde Eisen, an Behandlungsmittel bedeckt mit einer Schicht von 1,8 oder 2,5 Gew.-% Eisen- oder Stahlstanzabfällen enthielt. Es wurde die Heftigkeit der Reaktion während der Freisetzung des Magnesiums aus den Press-lingen beobachtet. 30

Das Eisen wurde vor und nach der Behandlung analysiert, um den Magnesiumrestgehalt und die Magnesiumausbeute zu ermitteln.

Die Ergebnisse der Versuche sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst: 35

einem Magnesiumrestgehalt im Eisen von 0,051%.

Beispiel 3

Die folgende Zusammensetzung wurde durch Zusammen-i mischen der nachstehenden Bestandteile erhalten:

(D) Eisenschwamm (Teilchengrösse weniger als 0,15 66,5% mm, Eisengehalt 98,5%)

Graueisenpulver (Teilchengrösse weniger als 0,25 20,0% mm)

Magnesium (Teilchengrösse weniger als 0,35 mm) 7,5%

Calciumsilicid (Teilchengrösse weniger als 0,5 mm) 6,0%

Zusammensetzung

Deckschicht (Stahl)

Reaktion

Mg-Rest-gehalt in %

Mg-Ausbeute in%

A

1,8%

heftig

0,045

24,5

A

2,5%

heftig

0,040

21,7

B

1,8%

massig

0,051

27,7

B

2,5%

massig

0,053

28,5

Beispiel 2

Die folgende Zusammensetzung wurde für Vergleichszwecke hergestellt, indem die nachstehenden Bestandteile zusammengemischt wurden:

(C) Eisenschwamm (Teilchengrösse weniger als 86,5% 0,15%, Eisengehalt 87%)

Magnesium (Teilchengrösse weniger als 0,35%) 7,5%

Calciumsilicid (Teilchengrösse weniger als 0,5 mm) 6,0%

Die Zusammensetzung wurde wie in Beispiel 1 beschreiben zu Briketts verformt und die erhaltenen Briketts wurden mit den Briketts der Zusammensetzung (B) des Beispiels 1 als Mittel zur Bildung von Kugelgraphit verglichen.

Die Briketts der Zusammensetzung (C) weisen eine Dichte von 3,4 g/cm3 im Vergleich zu einer Dichte von 5,34 g/cm3 für die Briketts der Zusammensetzung (B) auf.

Bei Verwendung zur Behandlung von schmelzflüssigem Eisen wie in Beispiel 1 beschrieben stiegen die Briketts der Zusammensetzung (C) an die Oberfläche der Schmelze auf und der Magnesiumrestgehalt im Eisen betrug nur 0,008%. Im Vergleich dazu führten die Briketts der Zusammensetzung (B) zu

Die Zusammensetzung wurde unter Anwendung des Verfahrens des Beispiels 1 zu Briketts verformt und die erhaltenen Briketts besassen eine Dichte von 5,3 g/cm3.

Die Briketts wurden verwendet, um Kugelgraphitgusseisen mit Hilfe des in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens herzustellen. Die Reaktion aufgrund der Freisetzung von Magnesium war gemässigt, und der Magnesiumrestgehalt im Eisen betrug 0,026%.

Beispiel 4

Die folgende Zusammensetzung wurde durch Zusammengeben der nachstehenden Bestandteile hergestellt:

(E) Stahlpulver (Teilchengrösse weniger als 0,5 mm, 82,5% Eisengehalt 99%)

Magnesium (Teilchengrösse weniger als 0,35 mm) 10,0%

Calciumsilicid (Teilchengrösse weniger als 0,50 mm) 7,5%

Die Zusammensetzung wurde unter Anwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise zu Briketts verformt, und die erhaltenen Briketts wiesen eine Dichte von 4,9 g/cm3 auf.

Die Briketts wurden verwendet, um 1500 kg schmelzflüssiges Eisen bei 1520 °C zu behandeln, wobei die Zugabemenge 1,3 Gew.-% betrug. Die Briketts wurden auf den Boden einer Pfanne gebracht und mit 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des geschmolzenen Eisens, Stahlstanzabfällen bedeckt, worauf 40 das geschmolzene Eisen in die Pfanne gegossen wurde. 21 solcher Behandlungen wurden durchgeführt, und die durchschnittliche Magnesiumausbeute betrug 24,5%.

Beispiel 5

45 Die folgenden Zusammensetzungen wurden durch Zusammengeben der nachstehenden Bestandteile hergestellt:

(F) Stahlpulver (Teilchengrösse weniger als 0,5 mm, 90,0% Eisengehalt 99%)

so Magnesium (Teilchengrösse weniger als 0,35 mm) 5,0%

Calciumsilicid (Teilchengrösse weniger als 0,50 mm) 5,0%

(G) Stahlpulver (Teilchengrösse weniger als 0,5 mm, 88,0% Eisengehalt 99%)

Magnesium (Teilchengrösse weniger als 0,35 mm) 5,0%

55 Calciumsilicid (Teilchengrösse weniger als 0,50 mm) 5,0%

kristalliner Graphit 2,0%

Die Zusammensetzungen wurden mittels des in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens zu Briketts verformt.

Die aus der Zusammensetzung (F) hergestellten Briketts wiesen eine Dichte von 5,1 g/cm3 und die aus der Zusammensetzung (G) hergestellten Briketts eine Dichte von 5,6 g/cm3 auf.

Briketts beider Zusammensetzungen wurden verwendet, um 1300 kg geschmolzenes Eisen bei einer Temperatur von 1510 °C unter Anwendung einer Zugabemenge von 2 Gew.-% zu behandeln. Die Briketts wurden auf den Boden einer Pfanne gebracht und mit 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des zu behandelnden Eisens, Stahlstanzabfällen bedeckt, worauf das

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geschmolzene Eisen in die Pfanne gegossen wurde. Die Zusammensetzung (F) ergab eine Magnesiumausbeute von 40,5%, und die Zusammensetzung (G) eine Magnesiumausbeute von 41,0%.

Beispiele 6 bis 20

Die folgenden Zusammensetzungen wurden hergestellt und zu Presslingen der jeweils angegebenen Dichte verpresst. In allen Fällen wurden die Presslinge verwendet, um die Kugelgraphitbildung in Gusseisen zu bewirken, wobei befriedigende Ergebnisse ohne heftige Reaktion und mit befriedigenden Magnesiumausbeutewerten erzielt wurden. In allen Fällen wie-5 sen die Einzelbestandteile die zuvor angegebene Reinheit und die oben angegebenen Teilchengrössen auf.

Bei- DichteMagne- Calciumsi-Mg/Ca-Ver- Eisen in % Kohlenspiel siumin% Heid in % hältnis (etwa) Stoff in %

6

4,3

10

13,4

2,5:1

74,6

3,0

7

4,5

10

7,5

4,4:1

79,5

3,0

8

4,5

10

7,5

4,4:1

78,5

4,0

9

4,6

10

9,0

3,4:1

77,75

3,25

10

4,7

10

11,0

3,03:1

77,0

2

11

4,8

10

7,5

4,4:1

80,5

2,5

12

4,8

10

7,5

4,4:1

80,5

2

13

4,9

7,5

5,6

4,46:1

84,9

2

14

4,9

7,5

3,0:1

85,0

0

15

5,1

7,5

5,6

4,46:1

84,9

2

16

5,2

7,5

5,6

4,46:1

84,9

2

17

5,4

6,5

4,0

5,4:1

87,0

2,5

18

5,7

6,0

3,0

6,0:1

88,5

2,5

19

5,5

5,0

3,0:1

90,0

0

20

5,8

5,0

3,8

4,39:1

89,2

2,0

Beispiele 21 und 22

Es wurden zwei weitere Versuche durchgeführt, bei welchen Presslinge getestet wurden, die entsprechend den folgenden Bedingungen hergestellt wurden:

21) Magnesiumgehalt 10%, Calciumsilicidgehalt 7,5%, Rest reiner Eisenschwamm, Mg:Ca-Verhältnis 4,4:1, Dichte 4,1 g/cm3. Bei Verwendung in einer Giesserei schwamm der Pressling aufgrund der niedrigen Dichte auf der Oberfläche der

Eisenschmelze, und es wurde nur eine Magnesiumausbeute von 7,5% erreicht, was völlig unbefriedigend ist.

22) Magnesiumgehalt 10%, Calciumsilicidgehalt 4%, Kohlenstoffgehalt 2%, Rest reiner Eisenschwamm, Mg/Ca-Verhält-35 nis 8,3:1, Dichte 5,0 g/cm3. Bei Verwendung in einer Giesserei war die Reaktion zwischen dem Magnesium und der Schmelze zu heftig, was zeigt, dass die Grenze für das Mg/Ca-Verhältnis bei etwa 8:1 liegt.

G

1 Blatt Zeichnungen