DD235673A5

DD235673A5 - Verfahren zur herstellung von gusseisen mit kugelgraphit

Info

Publication number: DD235673A5
Application number: DD85278930A
Authority: DD
Inventors: Urs Brandenberger; Ivo Henych; Klaus Hornung; Werner Menk
Original assignee: ��@��@��k��
Priority date: 1984-07-26
Filing date: 1985-07-24
Publication date: 1986-05-14
Also published as: FI81837B; YU95585A; FR2568266A1; IT8521157A0; AU575413B2; CA1232761A; PL254678A1; GB8515953D0; GB2162203B; KR860001196A; GB2162203A; SE462620B; YU44162B; DE3517178C2; FI852895L; ES8603959A1; ZA854918B; FR2568266B1; ATA159185A; CH660376A5

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit vorgeschlagen, wobei die Behandlung der Eisenschmelze mit metallischem Magnesium erfolgt. Durch Zugabe von CaSi wird der in der Schlacke vorhandene Schwefelanteil der instabilen Verbindung MgS in eine stabile Verbindung CaS uebergefuehrt. Damit wird verhindert, dass der bei laengeren Standzeiten freiwerdende Schwefel der Verbindung MgS wieder in die Schmelze zurueckgeht und dort mit dem geloesten Magnesium reagiert und erneut MgS bildet. Durch das Abbinden des Schwefels in der Schlacke selber wird die Rueckschwefelung wirksam verhindert. Die Schlacke kann waehrend laengerer Zeit auf der Schmelzenoberflaeche verbleiben, wirkt waermeisolierend, so dass eventuelle produktionsbedingte laengere Standzeiten in Kauf genommen werden koennen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

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

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit nach dem Konverterverfahren entsteht eine Schlacke, die größenordnungsmäßig 5% Schwefel in Form von Magnesiumsulfid enthält. Bei den üblichen Behandlungstemperaturen zwischen 1.450 und 1.550 Grad C kann der Luftsauerstoff Magnesiumsulfid oxydieren. Dabei wird Magnesiumoxid 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 Problemes 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 abgeschmackte Schmelze sehr rasch ab, und das Vergießen der Schmelze muß ohne Zeitverlust erfolgen.

Ziel der Erfindung .

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der in der Schlacke vorhandene Schwefel mittels Zusätzen stabilisiert wird, um eine Rückschwefelung in die Schmelze zu verhindern. Die Stabilisierung erfolgt durch Überführung des Schwefels von Magnesiumsulfid zu einem thermodynamisch stabileren Sulfid, z. B. CaS, CeS. In die Schmelze wird als Zusatz CaSi eingebracht, des weiteren Ca und Cer und Mg-Fluoride.

Ferner wird Calciummetall in die Schmelze eingebracht. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird Ca-Calciumalumihat-CaCI₂-Schlacke der Schmelze zugegeben.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung werden Calciumsilizium, Calciummetall oder Ca-Calciumaluminat-CaCI₂-Schlacke in einer Menge von 0,05 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Menge flüssigen Eisens, zugeführt. Die Zusätze werden während des Entleerens des Konverterinhaltes in die Schmelze eingebracht.

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 mittels 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

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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 Verwendung 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 daß 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 Rückschwenkung aus der Schlacke verhindert werden, und zwar 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 Stahldesoxydations- und Entschwefelungsmittel. Auch als Impfmittel bei der Herstellung von GGL wurde CaSi verwendet. Diese letztgenannte Verwendungsart ist jedoch nicht sehr verbreitet, da Calcium verschlackt.

Die Konverterschlacke weist im wesentlichen MgS und, MgO als Verbindungen auf. MgS oxydiert mit Luftsauerstoff zu MgO. Schwefel wird frei. 2(MgS) + O₂-> 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 liegen bleiben, 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 Al, wobei der maximale Anteil von Al an der Verbindung etwa 2 Gew.-% beträgt. Beim Zuführen von CaSi in die Schmelze wird Al frei und wirkt keimbildend. Außer CaSi sind als Zusätze geeignet: Calcium + Cer- und Mg-Fluoride, Calciummetall, Calcium-Calciumaluminat-CaC^- Schlacke.

In den CaSi-Verbindungen istfernerder Calciumanteil variierbar, wobei sich herausgestellt hat, daß auf Grund des Preis-Leistungsverhältnisses Calciumsilizium mit einem 30%igen Calciumanteil der günstigere Zusatz ist. Die Rückschwefelung vermindert sich auf maximum 0,006 bis 0,008% innerhalb von 30 Minuten.

Claims

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Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur'Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit, wobei die Behandlung einer Eisenschmelze mit metallischem Magnesium erfolgt, gekennzeichnet dadurch, daß der in der Schlacke vorhandene Schwefel mittels Zusätzen stabilisiert wird, um eine Rückschwefelung in die Schmelze zu verhindern.
2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Stabilisierung durch Überführung des Schwefels von Magnesiumsulfid zu einem thermodynamisch stabileren Sulfid, z. B. CaS, CeS, erfolgt.
3. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß als Zusatz CaSi in die Schmelze eingebracht wird.
4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Ca und Cerund Mg-Fluoride in die Schmelze eingebracht werden.
5. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Calciummetall in die Schmelze eingebracht wird.
6. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß Ca-Calciumal um inat-CaCl2-Sch lacke der Schmelze zugegeben wird.
7. Verfahren nach den Punkten 3, 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß Calciumsilizium, Calciummetall oder Ca-Calciumaluminat-CaCl2-Schlacke in einer Menge von 0,05 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Menge flüssigen Eisens, zugeführt wird. ' ' -
8. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Zusätze während des Entleerens des Konverterinhaltes in die Schmelze eingebracht werden.