DD202186A5

DD202186A5 - Verfahren zur herstellung eines gusseisens mit vermiculargraphit und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DD202186A5
Application number: DD82238559A
Authority: DD
Inventors: Reinhold Linkert; Emil Becker; Horst Hoffmann
Original assignee: Fischer Ag Georg
Priority date: 1981-03-31
Filing date: 1982-03-30
Publication date: 1983-08-31
Also published as: PL235701A1; IT1150690B; AU8270382A; CH656147A5; PL137396B1; IT8220210A0; PH18386A; BR8207249A; ES8304209A1; CA1196500A; ES510940A0; PT74590A; IL65200A0; YU50382A; ZA821797B; TR21435A; PT74590B; WO1982003410A1; AU551524B2; US4544407A

Abstract

Zur Herstellung eines Gusseisens mit Vermiculargraphit (GGV) in einem Konverter wird vorgeschlagen, die Ausgangsschmelze mittels einer Reinmagnesiumbehandlung zu entschwefeln und gleichzeitig mit Magnesium derart zu behandeln, dass die Endanalyse ein Verhaeltnis Mg zu S von 0,8-2,5 ergibt. Es hat sich gezeigt, dass das Entschwefeln und Legieren mittels Reinmagnesium kostenmaessig guenstiger ist als die Verwendung von Mg-Vorlegierungen und das betreffende Herstellen von GGV ermoeglicht. Auf die Verwendung von Titan mit seinen bekannten schaedlichen Nebenwirkungen kann verzichtet werden. Es kann bei Bedarf jederzeit von der GGG- auf die GGV-Herstellung und umgekehrt umgestellt werden, da eine Aenderung der Ausgangsanalyse, abgesehen vom tieferen Restmagnesiumgehalt, nicht notwendig ist und sich daher auch ein Separieren des Kreislaufmaterials eruebrigt.

Description

2O O C C η C Berlin, 23. 7. 1982

OOODlJ O -*- AP C 22 C / 238 559/6

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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Gußeisens mit Vermiculargraph.it

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gußeisens mit Vermiculargraphit sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Gußeisen mit Vermiculargraphit (GGV) ist als relativ neuartiger Werkstoff zwischen Gußeisen mit Lamellengraphit (GGL) und Gußeisen mit Kugelgraphit (GGG) anzusiedeln· Wegen seiner mechanischen Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Zähigkeit und Elastizitätsmodul sowie wegen seiner Wärmeleitfähigkeit kann der Werkstoff GGV für z. B. Dieselmotorzylinderköpfe, Stahlwerkskokillen und Turboladergehäuse als besonders geeignet betrachtet werden, im wesentlichen überall, wo die Teile einem nicht schockartigen Temperaturwechsel unterworfen sind. In dieser Beziehung ist GGV dem Werkstoff GGL überlegen. Gegenüber dem Werkstoff GGG weist GGV sich durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und durch bessere gießtechnische Eigenschaften aus. Insbesondere ist der Abklingeffekt des Magnesiums in der behandelten Gußeisenschmelze weniger ausgeprägt, wodurch eine Vergießzeit bis mehr als 20 Min. erreicht werden kann. Auch die verringerte Lukerneigung und die bessere Bearbeitbarkeit sprechen für GGV.

Der Werkstoff GGV ist herstellbar, indem eine Behandlung der Grundschmelze mit Magnesium (Mg) oder mit Calciumoar-

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bid (CaC_) mit einem nachfolgenden Zusatz von Titan (Ti) oder von Cer-Mischmetall durchgeführt wird. Eine ₂

EntSchwefelung geht z. B, aus der DE-PS 1 911 024 und eine Titan-Zugabe aus der DE-OS 1 533 279 hervor·

Aus der DE-OS 2 458 033 ist ein einschlägiges Verfahren bekannt, demgemäß eine Ausgangsschmelze mit Mg vorbehandelt wird, bis der Schwefelgehalt auf 0,01 % S sinkt und wobei die Zeit zwischen der Mg-Behandlung und dem Zusatz von Seltenerdmetallen so bemessen ist, daß keine Kugelgraphitbildung stattfindet. Nicht erläutert ist, wie diese Zeit zu bestimmen sei. Diese Schrift lehrt ebenfalls, daß eine gewünschte Vermiculargraphitbildung durch reines Mg nicht hervorgerufen werden kann.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und ' eine Vorrichtung zur Herstellung eines Gußeisens mit Vermiculargraphit so auszubilden, daß eine wirtschaftlichere Herstellung möglich ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit denen auf schnelle und treffsichere Art ein Gußeisen mit Vermiculargraphit herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird einerseits durch ein Verfahren zur Herstellung eines Gußeisens mit Vermiculargraphit in einem Konverter dadurch gelöst, daß eine Ausgangsschmelze mit einem Schwefelgehalt von bis zu 0,3 % durch eine Reinmagnesiumbehandlung entschwefelt und mit Magnesium legiert

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und daß das Verhältnis von Mg zu S, gegebenenfalls mehrstufig, auf einen Wert von 0,8 bis 2,5 eingestellt wird.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Einstellung dee Mg/S-Verhältniesee durch Zugabe von Schwefels vorzugsweise von Schwefeleisen, erfolgt. Ein weiteres Merkmal des Verfahrens besteht darin, daß der zu behandelnden Schmelze seltene Erden zugegeben werden«

Eine weitere Modifizierung des Verfahrens besteht darin, daß der zu behandelnden Schmelze als Zusatz Cer-MM und/ oder Al und/oder Zr und/oder Ca z. B. in Form von CaSi zugegeben wird.

Weiterhin ist verfahrensseitig vorgesehen, daß der Mg-Gehalt der Schmelze derart gesteuert wird, daß bei hohem Mg-Gehalt zur Senkung des Mg-Wertes schwefelhaltiges Eisen und bei tiefem Mg-Gehalt zur Erhöhung des Mg-Wertes eine Magnesiumvorlegierung wie z. B. eine Ni-Mg-Legierung zugegeben wird, so daß der Magnesiumgehalt der Schmelze im Bereich von 0,010 bis 0,025 % eingestellt werden kann.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich aus durch ein kippbares Behandlungsgefäß mit einer in einem Bodeneckbereich eingebauten Reaktionskammer, wobei die Kammer eine verschließbare Öffnung für die Zufuhr von Reinmagnesium in der Wand des Gefäßes aufweist·

Es wurde nämlich, entgegen dem Befund der oben genannten DE-OS 2 458 033 nachgewiesen, daß die Herstellung des Werkstoffs GGV mittels Reinmagnesium möglich ist. Das hat auch noch den Vorteil, daß eine Entschwefelung mit Reinmagnesium kostenmäßig günstiger und wirksamer ist als bei einer Zuhilfenahme von Mg-Vorlegierungen.

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Reinmagnesium hat gegenüber CaO₂ den Vorteil, daß die Dauer des Entschwefelungsvorgangs auf etwa ¹/5 verkürzt werden kann·

Außerdem haben diejenigen Gießereien einen großen Vorteil, die bereits in ihrem Betrieb einen Reinmagnesium«» konverter zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit installiert haben. Es ist dann möglich, kurzfristig und - falls erforderlich - nur für kttraer® Zeit auf die Herstellung des Werkstoffs GGV umzustellen; dies bedarf nur einer entsprechenden Gewichtsreduktion des zugegebenen Reinmagnesiums. Das ist insbesondere deshalb interessant, da die Nachfrage von GGV, verglichen mit GGG, noch nicht groß ist«

Ein separates Gefäß mit einer Einbringvorrichtung für z. B. CaCg erübrigt sich. Des weiteren ist von einer Ti-Zugabe abzuraten, u«, a. da die gebildeten Titancarbide schwer löslich sind» Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf den schädlichen Zusatz von Ti verzichten,

AusführunKsbeis.piel

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert.

Eine Ausgangsschmelze mit der Zusammensetzung

3,5^ % 0 « 3,9; / 2,0 «ί % Si^ 3,0; / 0,1 «5 % Mn^ 0,6; 0,02«: % S

wird in einem Reinmagnesium-Konverter, der aus den DE-PS 1 815 214, 2 216 796 und 2 215 416 bekannt ist, bei einer Temperatur von 1450 bis 1520 ⁰O behandelt und ergibt eine Endanalyse:

238559 6 ... """"

3,4 β % C S 4,0; / 2,0 ^ % Si *ς 3,0; / 0,010 ^ % Mg < 0,025; 0,00,5 <: % S s* 0,015.

Eine hohe Arbeitsgenauigkeit ist erforderlich. So muß das Gewicht des zu behandelnden Gußeisens, dessen S-Gehalt und das Gewicht der Reinmagnesiumzugabe ziemlich genau vorliegen. Auoh gäolX die» TöBipt^atur im Konverter itmerhalb eine? Toleranzgrenze von mindestens + 20 ⁰O liegen.

Das unmittelbar vor Gießbeginn einzustellende Verhältnis von Mg:S liegt bei etwa 1,8:1· Es wird aber von der Bestimmungsgenauigkeit des verwendeten Spektrometers und den verwendeten Eichproben sowie von der Cer-Mischmetallzugabe bestimmt,, Das entsprechend gültige Verhältnis von Mg:S muß deshalb von der betreffenden Gießerei selbst ermittelt und in regelmäßigen Abständen überprüft werden»

Es hat sich gezeigt, daß eine Cer-Zugabe in Form von Mischmetall und/oder anderer Elemente wie Al, Zr, Ca den Bereich des Mg-Bandes, in welchem sich GGV bildet, noch erweitert.

Bei einwandfreien Herstellbedingungen (Zurückhalten der Behandlungsschlacke im Konverter, in der Transport- und/ oder Gießpfanne, nicht Übermäßiger Kontakt mit dem Luftsauerstoff , Schutz gegen zu schnelles Abkühlen) wurden bei betriebseigenen Versuchen Vergießzeiten von über 20 Min, erreicht«

Claims

60 594 26 238559 6 Erfindxn^aanapriich

1. Verfahren zur Herstellung eines Gußeisens mit Vermioulargraphit in einem Konverter, gekennzeichnet dadurch, daß eine Ausgangsschmelze mit einem Schwefelgehalt von bis zu 0,3 % durch .eine Reinmagnesiumbehandlung entschwefelt und mit Magnesium legiert und daß das Verhältnis von Mg zu S, gegebenenfalls mehrstufig, auf einen Wert von 0,8 bis 2,5 eingestellt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Einstellung des Mg/S»Verhältnisses durch Zugabe von Schwefel, vorzugsweise von Schwefeleisen, erfolgt.

3. 'Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der zu behandelnden Schmelze seltene Erden zugegeben werden.

4» Verfahren nach Punkt 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß der zu behandelnden Schmelze als Zusatz Cer-MM und/oder Al und/oder Zr und/oder Ca in Form z, B. von CaSi zugegeben wird.

5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Mg~Gehalt der Schmelze derart gesteuert wird, daß bei hohem Mg-Gehalt zur Senkung des Mg-Wertes schwefelhaltiges Eisen und bei tiefem Mg-»Gehalt zur Erhöhung des Mg-Wertes eine Magnesiumvorlegierung wie z# B. eine Ni-Mg-Legierung zugegeben wird, so daß der Magnesiumgehalt der Schmelze im Bereich von 0,010 bis 0,025 % eingestellt werden kann.

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Vorrichtung zur -Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 bis 5. gekennzeichnet durch ein kippbares Behandlung s« gefäß mit einer in einem Bodeneokbereich eingebauten H@aktionekamm©x*_$ wob@i die ICa»me^ eine vöraohließtoara Öffnung für die Zufuhr von Reinmagnesium in der Wand des Gefäßes aufweist. .