CH660376A5

CH660376A5 - Verfahren zur herstellung von gusseisen mit kugelgraphit.

Info

Publication number: CH660376A5
Application number: CH3624/84A
Authority: CH
Inventors: Urs Brandenberger; Ivo Henych; Klaus Hornung; Werner Menk
Original assignee: Fischer Ag Georg
Priority date: 1984-07-26
Filing date: 1984-07-26
Publication date: 1987-04-15
Also published as: AU4470485A; GB8515953D0; FR2568266A1; SE8503601L; ZA854918B; DE3517178A1; YU95585A; PL254678A1; FR2568266B1; KR860001196A; JPS6137907A; GB2162203B; ES8603959A1; ATA159185A; KR900004157B1; US4601751A; SE462620B; YU44162B; AU575413B2; AT390272B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit, wobei die Behandlung einer Eisenschmelze mit metallischem Magnesium erfolgt.

Bei der Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit nach dem Konverterverfahren entsteht eine Schlacke, die grössen-ordnungsmässig 5% Schwefel in Form von Magnesiumsulfid enthält. Bei den üblichen Behandlungstemperaturen zwischen 1450 und 1550 °C kann der Luftsauerstoff Magnesiumsulfid oxidieren. Dabei wird Magnesiumoxyd gebildet, wobei der freigesetzte Schwefel in die Schmelze zurückwandert und mit dem bereits gelösten Magnesium Magnesiumsulfid (MgS) bildet. Dieser Vorgang wird als Rückschwefelung bezeichnet, und kann in Extremfällen zu Entartungen der Sphäroliten führen.

Die bisher bekannten Verfahren zur Lösung des Problèmes der Rückschwefelung sind unbefriedigend.

So besteht ein herkömmliches Verfahren in der Errichtung eines Schlackendammes, der aber beim Ausleeren der Schmelze aus dem Konverter in ein Transportgefäss die Schlacke nur teilweise zurückhält. Diese Methode erfordert anschliessend eine sehr aufwendige Reinigung des Konverters.

Ein anderes Verfahren besteht darin, dass die Schmelze zusammen mit der Schlacke in ein Transportgefäss ausgeleert wird. Die Entschlackung der Schmelze erfolgt erst im Transportgefäss. Der besondere Nachteil besteht darin, dass während dieses Vorganges Rückschwefelung immer noch stattfinden kann und durch das Umgiessen noch gefördert wird. Zudem kühlt abgeschlackte Schmelze sehr rasch ab, und das Vergiessen der Schmelze muss ohne Zeitverlust erfolgen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren vorzuschlagen, mit Hilfe dessen auf den Schwefelgehalt in der Konverterschlacke stabilisierend eingewirkt werden kann, um die Rückschwefelung zu vermindern bzw. zu unterdrücken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Lehre des Anspruches 1 gelöst.

Bevorzugte Modifikationen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Seit der Entdeckung, dass durch Einbringen von Magnesium in Gusseisenschmelzen Gusseisen mit Kugelgraphit herstellbar ist, wurden unzählige Magnesiumbehandlungsverfahren entwickelt. Das + GF + -Reinmagnesium-Konverterverfahren wird auch dann vorteilhaft eingesetzt, wenn im sauren Kupolofen erschmolzenes Eisen mit höheren Schwefelgehalten in einem Arbeitsgang mit metallischem Magnesium einerseits zu entschwefeln und andererseits treffsicher in Gusseisen mit Kugelgraphit zu überführen ist. Dadurch ist es möglich, ohne Vorentschwefelung Gusseisen mit Kugelgraphit zu erzeugen. Bei diesem Vorgang wird der im Eisen gelöste Schwefel durch das metallische Magnesium zu Magnesiumsulfid gebunden. Als Reaktionsprodukt fällt dabei MgS aus, wird über die Badbewegung abgeschieden und schwimmt als körniger Schlackenbestandteil auf der Badoberfläche im Konverter. Es hat sich gezeigt, dass die MgS-Phase relativ instabil ist. Zwar sollte die Schlacke wie üblich nach Abschluss des Reaktionsablaufes entfernt werden, dies ist aber nicht immer sofort möglich, so dass gewisse Standzeiten einkalkuliert werden müssen. Wegen der Instabilität der Verbindung MgS kann aber dann auf dem Transportweg zum Vergiessort die Verbindung zerfallen, so dass der Schwefel zurück in die Schmelze diffundiert. Dort kommt es zur erneuten Magnesiumsulfidbildung durch die Reaktion des Schwefels mit dem in der Schmelze vorhandenen gelösten Magnesium. Das führt dazu, dass das zur Kugelbildung notwendige Magnesium abgebaut wird und das feindispers ausgebildete MgS die Schmelze verunreinigt.

Bei dickwandigen Gussteilen und Schleudergussrohren wurde sogar in Extremfällen festgestellt, dass die Rückschwefelung über Seigerungen des MgS zur Störung der Kugelbildung geführt hat.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung soll einerseits die Rückschwefelung aus der Schlacke verhindert werden durch die Stabilisierung des Schwefels in der Schlacke. Andererseits sollen die in der Schmelze vorhandenen MgS-Partikel stabilisiert werden, um Entartungen durch Seigerungen zu verhindern.

Die Stabilisierung erfolgt zunächst über die Zugabe von CaSi. CaSi ist überwiegend bekannt als Stahldesoxydationsund Entschwefelungsmittel. Auch als Impfmittel bei der Herstellung von GGL wurde CaSi verwendet. Diese letztgenannt« Verwendungsart ist jedoch nicht sehr verbreitet, da Calcium verschlackt.

Die Konverterschlacke weist im wesentlichen MgS und MgO als Verbindungen auf. MgS oxidiert mit Luftsauerstoff zu MgO. Schwefel wird frei. 2(MgS) + Oi->- 2(MgO) + 2(S).

Bei der Zugabe von CaSi während des Ausleerens des Konverterinhaltes zusammen mit der Schlacke dissoziiert CaSi, und MgS geht über in CaS + Mg.

Damit geht der Schwefelanteil der instabilen Verbindung MgS mit Calcium eine Verbindung ein und verbleibt in der Schlacke. Bei diesem Vorgang ist ausschliesslich Calcium wirksam geworden, während Si als Trägerelement gedient hat und den hohen Dampfdruck, der durch das reine Calcium bei Konvertertemperaturen entsteht, senkt.

Mit diesem Vorgang wird die Rückschwefelung verhindert. Zudem kann die Schlacke auf der Schmelze liegenbleiben, und es können wegen der wärmeisolierenden Wirkung der Schlacke längere Standzeiten in Kauf genommen werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus dem Impfeffekt von CaSi. Diese Verbindung enthält AI, wobei der maximale Anteil von AI an der Verbindung etwa 2 Gew.-% beträgt. Beim Zuführen

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von CaSi in die Schmelze wird AI frei und wirkt keimbildend.

Ausser CaSi sind als Zusätze geeignet: Ca und Cer- und Mg-Fluoride, Calciummetall, Calcium-Calciumaluminat-CaCh-Schlacke.

In den CaSi-Verbindungen ist ferner der Calciumanteil variierbar, wobei sich herausgestellt hat, dass auf Grund des Preis-Leistungs-Verhältnisses Calciumsilizium mit einem 30%igen Calciumanteil der günstigere Zusatz ist. Die Rückschwefelung vermindert sich auf maxial 0,006-0,008° o inner-5 halb von 30 Minuten.

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Claims

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1. Verfahren zur Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit, wobei die Behandlung einer Eisenschmelze mit metallischem Magnesium erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Schlacke vorhandene Schwefel mittels Zusätzen stabilisiert wird, um eine Rückschwefelung in die Schmelze zu verhindern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierung durch Überführung des Schwefels von Magnesiumsulfid zu einem thermodynamisch stabileren Sulfid, z.B. CaS, CeS, erfolgt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatz CaSi in die Schmelze eingebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ca und Cer- und Mg-Fluoride in die Schmelze eingebracht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Calciummetall in die Schmelze eingebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ca-Calciumaluminat-CaCk-Schlacke der Schmelze zugegeben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass Calciumsilizium, Calciummetall oder Ca-Calciumaluminat-CaClz-Schlacke in einer Menge von 0,05-1 Gew.-% bezogen auf die Menge flüssigen Eisens, zugeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusätze während des Entleerens des Konverterinhaltes in die Schmelze eingebracht werden.