DE1078598B

DE1078598B - Process for the production of pig iron or cast iron with spheroidal graphite

Info

Publication number: DE1078598B
Application number: DEE5769A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Adalbert Wittmoser
Original assignee: RHEINSTAHL EISENWERKE GELSENKIRCHEN AG
Current assignee: RHEINSTAHL EISENWERKE GELSENKIRCHEN AG
Priority date: 1952-07-15
Filing date: 1952-07-15
Publication date: 1960-03-31

Description

Verfahren zum Herstellen von Roheisen oder Gußeisen mit Kugelgraphit Es ist bekannt, in Gußeisen oder Roheisen den Graphit dadurch überwiegend in Kugelform zu überführen, daß den Eisenschmelzen bestimmte Anteile von hierzu besonders geeigneten Elementen, wie Magnesium, Calcium, Cer u. ä., zugesetzt werden. Nach den heutigen Erfahrungen ist diese Behandlung aber erst dann erfolgreich, wenn der erstarrte Werkstoff bestimmte Mengen an diesen Elementen enthält. In einer Vorveröffentlichung, die sich auf eine der Gußeisenschmelze zuzusetzende Mg-Si-Fe-Legierung bezieht, heißt es, daß zwecks Erzielung von Kugelgraphit 0,02 bis 0,5% Magnesium im erstarrten Guß zurückbleiben müssen, und gemäß hiermit in Zusammenhang stehenden weiteren Vorveröffentlichungen sollen 0,04 bis 0,30/a im Gußstück verbleibende Magnesiumanteile überwiegend Kugelgraphit ergeben, während bei geringerem im Guß zurückbleibendem Magnesium - nämlich 0,02 bis 0,04% - der Graphit überwiegend in Form von sogenannten quasi-flake vorliegt.Process for the production of pig iron or cast iron with spheroidal graphite It is known that the graphite in cast iron or pig iron is predominantly spherical to transfer that the iron melts certain proportions of this particularly suitable Elements such as magnesium, calcium, cerium and the like can be added. After today's However, this treatment is only successful when the person is frozen Material contains certain amounts of these elements. In a pre-release, which refers to a Mg-Si-Fe alloy to be added to the cast iron melt, it is said that 0.02 to 0.5% magnesium in the solidified in order to achieve spheroidal graphite Cast must be left behind, and according to other prior publications related to this 0.04 to 0.30 / a magnesium components remaining in the casting should be predominantly spheroidal graphite result, while with less magnesium remaining in the casting - namely 0.02 up to 0.04% - the graphite is predominantly in the form of so-called quasi-flake.

Infolge der hohen Dampfspannungen der meisten kugelgraphitbildenden- Elemente bei den Schmelztemperaturen der Eisen-Kohlenstoff-Legierungen muß beim Zusatz dieser Metalle, auch in Form ihrer Legierungen, mit starkem Abbrand gerechnet werden. Daher ist man im Interesse eines wirtschaftlichen industriellen Einsatzes dieser metallurgischen Verfahren bestrebt, den zur Kugelgraphitbildung notwendigen Zusatz an den vorgenannten Elementen tunlichst gering zu halten.Due to the high vapor tension of most of the spheroidal graphite-forming Elements at the melting temperatures of the iron-carbon alloys must be used Addition of these metals, also in the form of their alloys, is expected to result in heavy burn-off will. Therefore one is in the interest of an economical industrial use this metallurgical process strives to produce the nodular graphite To keep additions to the aforementioned elements as low as possible.

Abgesehen von einem anderen bekannten Verfahren, Gußeisenschmelzen mit Nitraten der Elemente Strontium, Barium, Calcium oder Magnesium zu behandeln, um dadurch hochfestes Gußeisen zu erzeugen, hat man auch schon vorgeschlagen, zwecks Herstellung eines Gußeisens mit Kugelgraphit als Behandlungsmittel für die Gußeisenschmelze Salze der kugelgraphitbildenden Elemente zu verwenden, so beispielsweise unvollständig nitriertes Magnesiumnitrid in solchen Mengenanteilen, daß 0,01 bis 0,04% Magnesium im Gußstück verbleiben, wobei schon 0,025% im Gußstück enthaltenes Magnesium genügen sollen, um etwa 9511/o des Graphits in Kugelform zur Abscheidung zu bringen.Aside from another known process, cast iron smelting treat with nitrates of the elements strontium, barium, calcium or magnesium, in order to produce high-strength cast iron as a result, one has already proposed for the purpose Manufacture of spheroidal graphite cast iron as a treatment agent for molten cast iron To use salts of the nodular graphite-forming elements, for example incomplete nitrated magnesium nitride in proportions such that 0.01 to 0.04% magnesium Remain in the casting, whereby 0.025% magnesium contained in the casting is sufficient should to bring about 9511 / o of the graphite in spherical form for deposition.

Alle diese vorbekannten Verfahren sind nun aber mit sicherem Erfolg und ohne Aufwand grbßerer Mengen der Behandlungselemente nur durchführbar, wenn die zu behandelnde Gußeisenschmelze praktisch frei von sogenannten Störelementen, wie Titan, Wismut, Blei od. dgl., ist, da es sich in der Praxis herausgestellt hat, daß diese Störelemente die Ausscheidung des Graphits in Kugelform äußerst stark beeinträchtigen bzw. sogar gänzlich verhindern.However, all these previously known methods are now with certain success and only feasible if the cast iron melt to be treated is practically free of so-called interfering elements, like titanium, bismuth, lead or the like, is, as it has been found in practice, that these interfering elements cause the precipitation of graphite in spherical form extremely strongly impair or even prevent it entirely.

Überraschenderweise hat es sich nun herausgestellt, daß es gelingt, trotz etwaiger Anwesenheit derartiger Störelemente mit sehr geringen Zusatzmengen und/oder geringem Endgehalt an Behandlungselementen, z. B. bei einem Magnesiumgehalt unter 0,04%, vorzugsweise um 0,02%, den Graphit im erstarrten Werkstoff überwiegend in eine knotige bis kugelige Form zu überführen, wenn man gemäß der Erfindung ein zweistufiges Behandlungsverfahren derart anwendet, daß die Eisenschmelze vor ihrer eigentlichen Behandlung mit den kugelgraphitbildenden Mitteln einer Vorbehandlung mit Stickstoff unterworfen wird.Surprisingly, it has now been found that it succeeds despite the possible presence of such interfering elements with very small additional amounts and / or low final content of treatment elements, e.g. B. with a magnesium content below 0.04%, preferably by 0.02%, the graphite predominantly in the solidified material to convert into a nodular to spherical shape, if one according to the invention two-stage treatment process applied so that the iron melt before their actual treatment with the nodular graphite-forming agents of a pretreatment is subjected to nitrogen.

So konnte z. B. unter Verwendung einer aus Stürzelberger-Roheisen und Ferro-Silizium (75%) hergestellten Gattierung nach einer 10 Minuten dauernden Behandlung der Schmelze mit N2 der Graphit durch Zusatz von nur 0,5% einer Magnesium-Nickel-Legierung (20% Mg) zu mehr als 70% in Kugel- oder Knotenform übergeführt werden. Der im erstarrten Werkstoff gefundene Magnesiumgehalt betrug dabei nur 0,03°/o. Bei Kontrollversuchen, welche ohne Stickstoffbehandlung, aber sonst in gleicher Weise durchgeführt wurden, gelang es erst nach Zusätzen zwischen 1 bis 1,25% der gleichen Magnesiumvorlegierung zu einer annähernd gleichen Gefügeausbildung zu gelangen. Daraus geht hervor, daß durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene zweistufige Verfahren der zur Kugelgraphitbildung notwendige Zusatz an Magnesium um mehr als die Hälfte herabgesetzt werden kann.So could z. B. using one from Stürzelberger pig iron and ferro-silicon (75%) produced after a 10 minute run Treatment of the melt with N2 of the graphite by adding only 0.5% of a magnesium-nickel alloy (20% Mg) can be converted into spherical or knot form to more than 70%. The one in the froze The magnesium content found in the material was only 0.03%. In control attempts, which were carried out without nitrogen treatment, but otherwise in the same way, it was only possible after adding between 1 and 1.25% of the same magnesium master alloy to achieve approximately the same structure formation. It follows that by the two-stage process proposed according to the invention for spheroidal graphite formation necessary addition of magnesium can be reduced by more than half.

Entgegen allen Erwartungen hat sich das neue zweistufige Behandlungsverfahren auch gerade in den Fällen als ganz besonders wirksam erwiesen, wenn zur Herstellung der Roheisen- oder; Gußeisenschmelzen solche Eisenschmelzen verwandt wurden; welche der Kugelbildung abträgliche Elemente oder Verbindungen, wie z. B. Titan, Wismut oder Blei, enthalten. Hier war es erst nach Behandlung mit Stickstoff möglich, die sonst gar nicht oder nur unvollkommen zu erreichende Umwandlung des Graphits in die Kugelform durch die anschließende Magnesiumbehandlung zu erzielen.Against all odds, the new two-stage treatment process has proven itself also proven to be particularly effective in those cases when for production the pig iron or; Cast iron melting related to such iron melts became; which elements or compounds detrimental to the formation of spheres, such as e.g. B. Titanium, bismuth or lead. Here it was only after treatment with nitrogen possible, the transformation of the To achieve graphite in the spherical shape by the subsequent magnesium treatment.

Zu der im Anschluß an die Stickstoffvorbehandlung vorzunehmenden Behandlung der Schmelze mit kugelgraphitbildenden Stoffen können selbstverständlich in bekannter Weise an Stelle von Magnesium auch andere ähnlich wirkende Stoffe bzw. deren Legierungen, Salze, Oxyde od. dgl. Anwendung finden.Regarding the treatment to be carried out after the nitrogen pretreatment The melt with nodular graphite-forming substances can of course be used in known Instead of magnesium, other substances with a similar effect or their alloys can also be used, Salts, oxides or the like. Use.

Der günstige Einfluß des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens bleibt auch dann erhalten, wenn Roheisenschmelzen nach der Behandlung mit Stickstoff zunächst zu Masseln vergossen und ihnen erst nach einer Wiedererschmelzung kugelgraphitbildende Mittel zugesetzt werden.The favorable influence of the method proposed according to the invention is retained even when pig iron is melted after treatment with nitrogen initially cast into pigs and nodular graphite-forming them only after remelting Means are added.

Bekannt ist es übrigens, Gußeisenschmelzen zwecks Gütesteigerung vor ihrem Vergießen mit Gasen zu behandeln. Auch hat man schon vorgeschlagen, zweistufige Behandlungsverfahren anzuwenden, z. B. bei Gußeisenschmelzen vorherige Entschwefelung mit Calciumkarbid und anschließende Behandlung mit Magnesium. Diese bekannten Verfahren konnten jedoch dem Fachmann keine Anregung dafür geben, daß es durch ein zweistufiges Behandlungsverfahren, bestehend aus Stickstoffvorbehandlung und anschließender Behandlung der Schmelze mit kugelgraphitbildenden Mitteln, gelingt, mit äußerst geringen Mengen des kugelgraphitbildenden Mittels auszukommen und überdies den Einfluß etwa vorhandener Störelemente auszuschalten.Incidentally, it is known to melt cast iron in order to improve quality treat their shedding with gases. It has also been suggested two-stage To apply treatment methods, e.g. B. prior desulfurization in cast iron smelting with calcium carbide and subsequent treatment with magnesium. These known methods but could not give the person skilled in the art any suggestion that a two-stage Treatment process consisting of nitrogen pretreatment and subsequent treatment the melt with nodular graphite-forming agents succeeds in extremely small quantities of the spheroidal graphite-forming agent and, moreover, the influence of any existing To switch off interfering elements.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of pig iron or cast iron with spheroidal graphite with treatment of the iron melts with spheroidal graphite-forming agents, characterized by a two-stage treatment process such that the iron melt before their actual treatment with the nodular graphite-forming agents a pretreatment is subjected to nitrogen.

2. The method according to claim 1, characterized in that that when using magnesium as a nodular graphite-forming agent, the one to be added Magnesium amount is chosen so that in the casting less than 0.04%, preferably by 0.02%, magnesium remains.

3. Application of the method according to claim 1 or 2 on such iron melts, which elements detrimental to the formation of nodular graphite or their compounds, such as. B. titanium, bismuth, lead or the like. Contain.

4. Application of the method according to claims 1 to 3 in such a way that pig iron melts before it is poured to ingots _od. Like. Be treated with nitrogen and that from them through Nodular graphite-forming substances are added to melts obtained from remelting. Considered publications: German patent application B 690 VI / 18b (published on February 7, 1952); British Patent Nos. 617,003, 672,618; U.S. Patents No. 2,485,760, 2,485,761; E. P i w o w a r s k y, "High quality cast iron", 1951, P.304.