DE1022014B

DE1022014B - Verfahren zur Herstellung von Magnesium-Silizium-Legierungen

Info

Publication number: DE1022014B
Application number: DEM29501A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Figge; Dr-Ing Ludwig Grimm; Dipl-Ing Dr Juergen Motz; Dr-Ing Erich Steffen; Wilhelm Weber
Original assignee: SKW Trostberg AG; Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG; Evonik Operations GmbH
Priority date: 1956-01-31
Filing date: 1956-01-31
Publication date: 1958-01-02

Description

Verfahren zur Herstellung von Magnesium-Silizium-Legierungen Das Einbringen von Magnesium in Gußeisenschmelzen, beispielsweise zum Zwecke der Erzielung einer kugelförmigen Graphitausbildung in den Gußstücken oder zum Zwecke der Desoxydation, Denitrierung und/oder Entschwefelung von Gußeisen- oder Stahlschmelzen, erfolgt vornehmlich durch Zugabe von Nlagnesiumlegierun:gen, da das Einbringen von Reinmagnesium in diese Schmelzen ohne besondere Maßnahmen und apparativen Aufwand gefährlich ist. Eine wichtige Gruppe dieser Legierungen enthält neben Magnesium als Hauptbestandteil Si:liziu,m und kann weitere Bestandteile, z. B. Eisen., Kalzium, Nickel, Kupfer, Mangan, Aluminium, Lanthanide oder mehrere, enthalten. Nun bereitet die Herstellung derartiger Legierungen Schwierigkeiten, d4e durch den niedrigen Siedepunkt von 1106° C und die überaus hohe Sauerstoffaffinität des Magnesiums bedingt sind.
Der einfachste Weg der Herstellung, nämlich in --ine Siliziurnsch.melze oder in flüssige Siliziumlegierungen, die in der Vorlegierung erwünschte Begleitelemente enthalten, Magnesium einzubringen, mußte aussichtslos erscheinen, da die Liquidustemperaturen der genannten Legierungen im allgemeinen zwischen 9100 und 1450°C liegen. Die Magnes:iumpartialdrücke liegen bei diesen Temperaturen bereits zwischen 1 und 9 Atin., d. h., daß mit einem spontanen Verdampfen des '.Magnesiums gerechnet werden muß mit den bekannten Begleiterscheinungen, einer Magnesiumstichflamme und einem Auswerfen an Schmelze. Diese Schwierigkeiten versuchte man zu umgehen, indem man beispielsweise nach dem deutschen Patent 209914 und Zusatzpatent 349746 das Magnesium in eine dickflüssigeFerrosiliziumschmelze einbringt, d. h. bei .einer möglichst niedrigen Temperatur.
Es ist bereits vorgeschlagen, Magnesium oder eine hochmagnesiumhaltige Vorlegierung mit reinem S.ikzium oder einem hochsiliziumhaltigen Ferrosilizum zusainn.@enzuschmelzen und die dabei erhaltene Zwischenlegierung dann ihrerseits in fester oder flüssiger Form in eine Silizium-Eisen-Legierung einzubringen. Diese Arbeitsweise führt zweifellos zu einer brauchbaren Legierung ohne größere Abbrandverluste. Sie benötigt jedoch zwei metallurgische Arbeitsgänge, nämlich erst die Herstellung einer Zwischenlegierung und finit ,dieser die Erzeugung der eigentlichen Vorlegierung.
Es wurdie nun gefunden, daß es möglich ist, bei Temperaturen bis zu 1500° C, vorzugsweise bis zu 1450° C, Reinmagnesium oder hochmagnesiumhaltige Legierungen in flüssiger oder fester Form mit flüs-@;igern Silizium oder mit homogenen, möglichst dünnflüssigen Siliziumlegierungen zusammenzubringen, ohne daß die gefürchtete Verdampfungsreaktion auftritt. Voraussetzung dafür ist, daß die Siliziumgehalte mindestens so hoch gewählt werden, da.ß sämtliche gegebenenfalls vorhandenen anderen Legierungspartner als Siliziide gebunden werden und darüber hinaus noch freies Silizium vorliegt, um das einzubringende Magnesium ebenfalls als Silizid zu binden. Die Verluste an Magnesium sind dabei um so geringer, je höher der Siliziumüberschuß gewählt wird. Es ist hierbei besonders vorteilhaft, das Magnesium in größeren Stücken zu verwenden. Eine feinverteilte fesite Form ist ungünstiger, da hierbei höherer Abbrand auftritt. Es ist auch möglich, das Magnesium. in flüssiger Form einzusetzen.
Wenn man mit einer derartigen Silizium- oder Siliziumlegierungsschmelze Magnesium zur Reaktion bringt, beispielsweise durch Tauchen, Einrühren oder Aufwerfen von festem oder Zugießen von flüssigem ?Magnesium zur Silizilumschmelze oder aber durch Übergießen von festem oder flüssigem Magnesium oder dessen Legierungen mit Silizium- oder Siliziumlegierungs.schmelzen, so wird zwar in unmittelbarer Umgebung des Magnesiums Magnesiu.mdampf gebildet, der aber sofort von der Schmelze gelöst wird, so daß ein Auswurf praktisch völlig vermieden wird. Die Temperaturen werden beim Beginn dies Einlegierens unter 1500° C, vorteilhaft zwischen 1300 und 1450° C, gewählt. Es ist ferner vorteilhaft, die Schmelze möglichst dünnflüssig zu halten. Beim Einbringendes Magnesiums sind eiserne Geräte zu vermeiden, insbesondere das Einrühren oder Eintauchen mit eisernen Geräten, da sich das Magnesiumsil.izid mit Eisen unter Bildung von Ei.sensi,lizi.d zersetzt. Hierbei kann Magnesium-dampf auftreten. AlsTiegelwerkstoff wrdvorzugsweiseKoblenstoff (Graphit) oder Magnesiumoxyd verwendet.
Die beschriebene Art der Einbringung hat den Vorteil, daß in einem Arbeitsgang eine homogene Legierung erschmolzen wird, ohne daß nennenswerte Anteile an Magnesium durch Verdampfen und Abbrand verlorengehen.
Die geringen Magnesiumverluste seien an einem Beispiel erläutert: In eine Schmelze, die aus 18,8% Kalziumsilizium (32% Ca) und 46,2% Ferrosilizium (90% Si) gattiert war, wurden 35% Magnesium in grobstückiger Form bei 1430° C eingerührt. Der Parti.aldruek des Magnesiums beträgt bei dieser Temperatur fast 9 Atm. Das Einbringen verlief ohne jeglichen Auswurf nur mit einer leichten Flammenerscheinung unmittelbar oberhalb der Badoberfläche. Die Temperaturen sanken kontinuierlich auf 1200° C ab. Die Schmelze blieb jedoch flüssig. In der Legierung wurden nachher Mg-Gehalte von 33,4% analytis-ch festgestellt.
Gegenstand der Erfindung ist also ein \'erfahr-en zur Herstellung von Magne@siuni-Silizium-Legierungen, die als weitere Bestandteile andere Elemente, z. B. Eisen, Kalzium, Nickel, Kupfer, Mangan, Aluminium und Lanthanide, enthalten können, das darin besteht, :daß Siliziumschmelzen oder flüssige Siliziurnlegierungen bei Temperaturen bis 1500° C mit Magnesium oder hochmagnesiumhaltigen Legierungen zur Reaktion gebracht werden. Die Si.liziumgehalte müssen dabei mindestens so hoch gewählt werden, .daß Silizium mit sämtlichen Begleitelementen einschließlich des zuzusetzenden Magnesinins Silizide bilden kann. Die Reaktion von Magnesium finit Siliziumlegierungsschmelzen wird vorzugsweise nur bei Temperaturen bis zu 1-150° C vorgenommen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE-1. Verfahren zur Herstellung von Magnesium-Silizium-Legierungen, die weitere Bestandteile, z. B. Eisen, Kalzium, -Nickel, Kupfer, Mangan, Aluminium, L anthanide, enthalten können, dadurch gekennzeichnet, daß Magnesitian oder hochmagnesiumhaltige Legierungen bei Temperaturen bis zu 1500° C mit Siliziumschmelzen oder flüssigen Siliziumlegierunbyeri zur Reaktion gebracht werden, wobei die Siliziumgehalte mindestens so hoch gewählt werden, daß sie mit sämtlichen Begleitelementen einschließlich des zuzusetzenden Magnesiums Silizide bilden können.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Siliziumlegierungsschmelzen zwischen 1300 und 1-150° C gearbeitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Magnesium in grobstückiger Form eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Magnesium oder die hoclimagnesiumhaltige Legierung in die Siliziurnschmelze oder die flüssige Siliziumlegierung eintaucht, einrührt, aufwirft oder eingießt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesium oder die Magnesiumlegierung mit der Siliziumschmelze oder der flüssigen Siliziumlegierung übergossen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Tiegelwerkstoff bei der Legierungsliers.tellung Kohlenstoff, insbesondere Graphit, oder Magnesiurnoxyd verwendet wird.