DD110670C2 - Verfahren zur Behandlung von Gußeisenschmelzen - Google Patents

Description

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Verfahren zur Behandlung von Gußeisenschmelzen zwecks Bildung von globularem Ausscheidungsgraphit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Gußeisenschmelzen zwecks Bildung von globularem Ausscheidungsgraphit mittels Zusatzstoffen, beispielsweise mittels Magnesium, unter Anwendung eines auf die Oberfläche der flüssigen Eisenlegierungen v/irkenden Gasdruckes«

Flüssige Eisenlegierungen müssen als Voraussetzung für die globulare Graphitausbildung in Gußeisen eine hohe Oberflächenspannung sowie niedrige Gehalte an Schwefel und Sauerstoff aufweisen·

Diese Bedingungen lassen sich bekannterweise dadurch erzielen, indem Eisenschmelzen bestimmte Elemente, wie Magnesium, Kalzium, Zer, Yttrium oder andere, mit ähnlichen chemischen Eigenschaften, zugefügt werden.

Die Verwendung von Magnesium hat sich dabei infolge bestimmter Vorteile, wie seine wirtschaftliche Herstellung oder die nur geringfügige Löslichkeit in erstarrtem Gußeisen als besonders günstig erwiesen·

Technisch reines Magnesium besitzt jedoch einen Siedepunkt, der mit 1102° C wesentlich unterhalb der üblichen Behandlungstemperaturen von 14-50 - 152O⁰ G liegt, wodurch eine starke Magnesiumverdampfung eintritt.

Eine Behandlung von flüssigen Eisenlegierungen mit Reinmagnesium erfordert demzufolge den Einsatz geeigneter Mittel zur Erniedrigung des Dampfdruckes, um unerwünschte heftige Reaktionen auszuschließen.

Aus der Literatur sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die entsprechende Maßnahmen zur Magnesiumdampfdruckerniedrigung vorsehen.

Es isb bekannt, Reinmagnesium beispielsweise mit anderen Komponenten in bestimmtem Verhältnis zu mischen und entweder als Vorlegierung oder inhomogenes Gemenge als Behandlungsmittel für flüssige Eisenlegierungen zu verwenden·

Bedingt durch ihre Herstellung sind diese Behandlungsmittel in ihrem Einsatz wenig wirtschaftlich und führen oftmals zu störenden, im Gießmetall verbleibenden Verunreinigungen. In technisch reiner Form läßt sich Magnesium als Behandlungsmittel nur einsetzen, wenn dem sich einstellenden Dampfdruck durch Aufgabe von Gasen über dem Badspiegel ein Überdruck e nt ge g enwirkt.

So ist ein Verfahren bekannt, wobei die Oberfläche einer flüssigen Eisenlegierung in einem druckdichten Behälter dem Druck eines Gases ausgesetzt wird, der bei gleicher Temperatur + der Spannung des gesättigten Dampfes des in Form stabförmiger Blöcke zugegebenen Zusatzelementes oder bei Verwendung mehrerer Zusätze leinente dem Dampfdruck entspricht, der am höchsten ist. Dieses Verfahren besitzt jedoch den Nachteil, daß für seine Durchführung ein erheblicher apparativer Aufwand notwendig ist, wenn berücksichtigt wird, daß bei Verwendung von Reinmagnesium bereits bei 1500 C mindestens ein Dampfdruck von 10 Pa im Gleichgewichtszustand zu halten ist.

Es sind aber auch weitere Verfahren bekannt, bei denen der Spiegel des Metallbades innerhalb eines dichten Behandlungsgefäßes mit einem Gasdruck beauflagt wird, der niedriger ist als der sich einstellende Dampfdruck des verwendeten Zusatzstoffes· Die Zugabe des Zusatzstoffes erfolgt dabei unter Verwendung von den " eaktionsverlauf verzögernden Mitteln, indem z.B. Magnesium in kleinstückiger Form in einen mit Bohrungen versehenen Behälter, wie eine Tauchglocke, eingefüllt und mit diesem in die zu behandelnde flüssige Eisenlegierung eingetaucht wird·

Ebenfalls ist bekannt, Magnesium in eine fest mit dem Behandlungsgefäß verbundene und von außen beschickbare Eealvtionskaiamer einzubringen. ITach dem Einfüllen der Eiser.schmelze in das Behandlungsgefäß ist das Magnesium im Inneren der E:eaktionskamer erst dem Angriff der Eisenschmelze ausgesetzt, wenn das Behandlungsgefäß um seine horizontale Achse gekippt wird.

+ mindestens

Diese Verfahren besitzen die Nachteile, daß relativ kurzlebige oder auf v/endige Einrichtungen zum Einbringen des Keaktionsniittels in die Eisenschmelze benötigt werden, wobei nicht immer eine befriedigende l.iagnesiumausbeute zu verzeichnen ist·

Ein v/eiterer Hangel zeigt sich besonders bei Behandlungsgefäßen mit Eeaktionskanmiern. Nach Füllen des Behandlungsgefäßes mit dem Gießmetall teilt sich die Schmelztemperatur unmittelbar der Eeaktionskammer mit, so daß das in der I:eaktionskammer befindliche Liagnesium bereits zu verdampfen beginnt, noch ehe die beabsichtigte Reaktion mit der Schmelze einsetzt»

Schließlich, sind Verfahren bekannt, bei denen Eeinmagnesiun in Form vorgefertigter Stäbe geringen Querschnitts mittels Rollen oder einer Schraubverbindung in Bodennähe eines Behandlungsgefäßes entweder in offene oder auch druckdichte Pfannen eingeführt wird·

Der wesentliche xtfachteil dieser Verfahren bestellt darin, daß die Zuführung der Magnesiumstäbe nur langsam erfolgen darf, um den Reaktionsverlauf des Behandlungsmittels mit der in der Pfanne befindlichen Eisenschmelze in bestimmten Grenzen zu halten« Die daraus resultierende lange Dauer des Behandlungsprozesses führt zwangsläufig zu erheblichen Y/ärmeverlusten und ist zusätzlich mit einem ungewöhnlich hohen Verbrauch an Magnesium verbunden·

Allen bisher angeführten Verfahren haften insgesamt liängel an, die sich bei der Serienfertigung von Gußstücken mit globularer Graphitausbildung aus magnesiumbehandelten Eisenlegierungen besonders störend auswirken· 3s ist deshalb wünschenswert, solche Zusatzstoffe, wie Magnesium, gefahrlos so in flüssige Eisenlegierungen einbringen zu können, daß die den bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile weitestgeiiend vermieden werden.

!.lit der Erfindung wird bezweckt, den Aufwand

bei der Behandlung von flüssigen Eisenlegierungen mit Zusatzstoffen, deren Siedetemperatur unterhalb der Temperatur der zu behandelnden LIetallschmelze liegt, zu verringern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Behandlung von flüssigen Eisenlegierungen durch Einbringen von Zusatzstoffen mit unterhalb der Temperatur der flüssigen Eisenlegierungen liegender Siedetemperatur, ohne Verwendung zusätzlicher, die Reaktion zwischen der Eisenlegierung und dem Zusatzstoff bremsender Hilfsmittel bei gleichzeitig guter Durchmischung des Zusatzstoffes mit der zu behandelnden Eisenlegierung und hoher Ausbringung zu schaffen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Zusatzstoff, beispielsweise Magnesium, in technisch reiner Form und als kompakter Körper in die unter Überdruck stehende Schmelze zugegeben wird und daß der Überdruck auf 60 % bis 77 % des Dampfdruckes des Zusatzstoffes, beispielsweise des Magnesiums, eingestellt wird.

Es hat sich gezeigt, daß Seinmagnesium auch ohne zusätzliche, den Reaktionsverlauf hemmende Mittel durch direktes Tauchen in die Schmelze eingegeben werden kann, wenn die mit der Eisenschmelze reagierende Grenzfläche des Zusatzstoffes klein gehalten wird. Dadurch ist es möglich, den erforderlichen Zusatzstoff, beispielsweise das Magnesium, als Gesamtmenge der flüssigen Eisenlegierung zuzugeben und infolge der kurzen Behandlungsdauer die Wärmeverluste gering zu halten.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die Konzentration an Magnesium während des Tauchvorganges eine solche Durchwirbelung des Metallbades erreicht wird, daß bei einer verbesserten

Magnesiumausbeute gleichzeitig eine gute Ausbildung an globularem Graphit im Gußeisen, zu verzeichnen ist.

Nachstehend soll die Erfindung an einem Ausführungbeispiel erläutert werden.

Eine flüssige Eisenlegierung, die eine Arbeitstemperatur von 1480 C aufweist, wird in einer Gießpfanne in eine Druckkammer eingebracht und.diese druckdicht verschlossen.

Nach Einstellung eines Betriebsdruckes im Inneren der Drucker

kammer von 7 · 1CK Pa erfolgt die Behandlung der flüssigen Eisenlegierung in der Weise, daß die gesamte, für die Behandlung erforderliche Menge an Reinmagnesium in kompakter Form als Massel mittels einer Stange in die unter Verwendung von Preßluft unter Druck stehende Eisenschmelze bis in Bodennähe des Behandlungsgefäßes eingetaucht wird.

Infolge des eingestellten Verhältnisses verringerte Oberfläche zu Volumen des Reinmagnesiums wird ein Verhältnis des während der Schmelzebehandlung auf den Badspiegel wirkenden Gasdruckes zu dem sich ausbildenden Dampfdruck des Magnesiums wie 1 : 1,5 erzielt.

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Verfahren zur Behandlung von Gußeisenschmelzen zwecks Bildung von globularem Ausscheidungsgraphit, wobei reines Magnesium in Kompaktform. in die unter Überdruck stehende Schmelze zugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck auf 60 % bis 77 % des Dampfdruckes des Magnesiums eingestellt wird»