DE1091139B

DE1091139B - Verfahren zur Herstellung von Gusseisen mit kugelfoermiger Graphitausbildung

Info

Publication number: DE1091139B
Application number: DEU3139A
Authority: DE
Inventors: Edward Francis Kurzinski; John Francis Collins; Homer Clayton Barnes Jun; George Paul Dahm
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1953-12-30
Filing date: 1954-12-30
Publication date: 1960-10-20

Description

Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit kugelförmiger Graphitausbildung Die Erfindung betrifft die Herstellung von Gußeisen mit verbesserten physikalischen Eigenschaften, insbesondere eines Gußeisens, das den Graphit in kugeliger Form enthält.
Dem Fachmann sind Verfahren und Behandlungsweisen zur Herstellung von Gußeisen mit kugelförmiger Graphitausbildung bereits bekannt. Nach den bekannten Verfahren wird Gußeisen erhalten, in dem geringe Mengen von solchen Stoffen, wie beispielsweise Magnesium und Cer, enthalten sind, die die Ausscheidung des Graphits in kugeliger Form bewirkt haben. Gewöhnlich werden diese Mittel, zweckmäßig in Form von Legierungen, zum Gußeisen gegeben, das erhaltene Eisen geimpft und gegossen. Die Impfung besteht in einem Zusatz von Silicium zum Gußeisen. Das Silicium oder die Siliciumlegierungen werden beispielsweise in das Gußeisen derart eingeführt, daß das Gußeisen in Pfannen abgezogen wird, die das Impfmittel enthalten.
Die Wirksamkeit der die kugelige Ausscheidung des Gt aphits bewirkenden Mittel kann nach bekannten Verfahren erhöht werden, wenn sie in feinverteilter Form mit einem inerten Trägergas anstatt wie früher in kompakter Form zugeführt werden. Gemäß dieser neueren Arbeitstechnik wird das die kugelige Ausscheidung des Graphits bewirkende Mittel und auch das Impfmittel feinzerteilt und unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen Eisens mit einem Strom eines inerten Gases, wie Argon, eingeführt.
Obwohl mit den bekannten Verfahren erfolgreich Gußeisen mit kugelförmigen Graphitausscheidungen hergestellt werden kann, besteht der Nachteil, daß die niedrigschmelzenden Legierungsbestandteile in dem durch das Schmelzbad erhitzten Ende des Injizierrohres erweichen oder sich sogar verflüssigen und die Pulverteilchen dann an der Rohrinnenwand anhaften, der Rohrquerschnitt verengt oder das Rohr sogar vollständig verstopft wird.
Dies läßt sich durch das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit kugelförmiger Graphitausscheidung vermeiden mittels Injektion einer in einem inerten Gasstrom suspendierten, verhältnismäßig niedrigschmelzenden pulverförmigen Metallmischung bzw.-legierung unter die Oberfläche entschwefelten flüssigen Gußeisens, wobei die pulverförmige Metallmischung bzw. -legierung ein Kugelgraphitausscheidung bewirkendes Mittel und einen siliciumhaltigen Impfstoff enthält, dessen Siliciumgehalt etwa die 7- bis 20fache Gewichtsmenge des den Graphit in Kugelform ausscheidenden Mittels ausmacht, und die Menge der Metallmischung oder -legierung allein zur Bildung einer völlig kugeligen Graphitform ausreicht; kennzeichnendes Merkmal dieses Verfahrens ist, daß zusammen mit der Mischung bzw. Legierung ein feuerfestes Verdünnungsmittel, das keinen weiteren Einfluß auf das Enderzeugnis hat, in Mengen von 40 bis 70°/o des gesamten injizierten Materialgewichts eingebracht wird.
Als Verdünnungsmittel eignen sich unter anderem Calciumcarbid, Magnesia und Calciumoxyd. Die Menge des anzuwendenden Verdünnungsmittels hängt beispielsweise von der Temperatur des Eisens, der Geschwindigkeit der Teilchen und der Injektionstiefe ab, wobei aber die Menge in jedem Fall bei 40 bis 70 Gewichtsprozent der zuzusetzenden Mischung liegt.
Als Mittel zur Bewirkung kugelförmiger Graphitausscheidungen sind Magnesium und Cer bekannt. Sie können in der gemäß der Erfindung zu verwendenden Mischung entweder allein oder gemeinsam angewendet werden, vorzugsweise werden sie in Form einer Legierung angewendet. Magnesium-Ferrosilicium und Cer-Magnesium-Ferrosilicium sind Beispiele von Stoffen, die kugelförmige Graphitausscheidungen bewirken und die ausgezeichnete Ergebnisse in der Praxis ergeben haben.
Um das Gußeisen zu impfen, muß Silicium anwesend sein. Das Silicium kann in Form einer Legierung, z. B. als Ferrosilicium oder Calciumsilicium, angewendet werden. Wenigstens ein Teil des notwendigen Siliciums kann mit dem kugelförmige Graphitausscheidungen bewirkenden Mittel, wie beispielsweise Magnesium-Ferrosilicium, legiert sein. Die Menge des in der Mischung erforderlichen Impfmittels ist naturgemäß niedrig, wenn das zu behandelnde Eisen bereits einen hohen Silicumgehalt aufweist. Die Menge des Impfmittels in der Mischung ist zur Erzielung bester Ergebnisse 7- bis 20mal so groß wie die Gewichtsmenge des kugelförmige Graphitausscheidungen bewirkenden Mittels. Eine Mischung gemäß der Erfindung, mit der sehr gute Ergebnisse erzielt werden, hat folgende Zusammensetzung: 60% Calciumcarbid, 150!o Cer-Magnesium-Ferrosilicium und 250/0 Calciumsilicium.
In dieser Mischung hat das Cer-Magnesium-Ferrosilicium einen Siliciumgehalt von 50% und einen Gesamtgehalt an Cer und Magnesium von 10%. Das Calciumsilicium enthält 60% Silicium.
Die Bestandteile werden gemahlen und zu einer homogenen Mischung vermischt. Die gemahlenen Teilchen sollen eine solche Größe haben, daß sie leicht in einem Gasstrom mit fortgerissen werden. Teilchen von einer Größe von nicht über 3,18 mm geben z. B. befriedigende Ergebnisse.
Die Pulvermischung wird bei ihrer erfindungsgemäßen Verwendung, ebenso wie bei der bekannten Verwendung die Calcium liefernden Substanzen, in das vorher entschwefelte Gußeisenbad, vorzugsweise von nicht mehr als 0,010% Schwefelgehalt, eingeführt. Die Entschwefelung kann dabei auf irgendeine geeignete Weise erfolgen, z. B. durch Injizierung von Calciumcarbid in das vorher mit Calciumsilicium oder Aluminium desoxydierte Metallbad. Wenn sodann ein Anteil der Pulvermischung, die ausreichende Mengen von den 'Metallmischungs- bzw. Legierungsbestandteilen liefert, um eine völlig kugelige Graphitausbildung zu fördern, in das entschwefelte Gußeisenbad mittels des inerten Gasstroms injiziert wird, hat das in der Pulvermischung enthaltene Verdünnungsmittel, z. B. Calciumcarbid, im wesentlichen keinen weiteren Einfluß auf das Enderzeugnis und dient also mir dazu. das Injizierrohr gegen Anhaften des Pulvers zu schützen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit kugelförmiger Graphitausbildung durch Injektion einer in einem inerten Gasstrom suspendierten, verhältnismäßig niedrigschmelzenden pulverförmigen Metallmischung bzw. -legierung unter die Oberfläche entschwefelten flüssigen Gußeisens, wobei die pulverförmige Metallmischung bzw. -legierung ein Kugelgraphitausscheidung bewirkendes Mittel und einen siliciumhaltigen Impfstoff enthält, dessen Siliciumgehalt etwa die 7- bis 20fache Gewichtsmenge des den Graphit in Kugelform ausscheidenden Mittels ausmacht, und die Menge der Metallmischung oder -legierung allein zur Bildung einer völlig kugeligen Graphitform ausreicht, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit der Mischung bzw. Legierung ein feuerfestes Verdünnungsmittel, das keinen weiteren Einfluß auf das Enderzeugnis hat, in Mengen von 40 bis 70% des gesamten injizierten Materialgewichts eingebracht wird.
2. Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch die Verwendung eines Pulvers. enthaltend a) eine Metallmischung bzw. -legierung, die aus einem Kugelgraphitausscheidung bewirkenden Mittel und einem Impfstoff besteht, dessen Siliciumgebalt etwa die 7- bis 20fache Gewichtsinenge des Kugelgraphit ausscheidenden Mittels ausmacht, und b) ein feuerfestes Verdünnungsmittel in Mengen von 40 bis 70 Gewichtsprozent des gesamten Pulvergewichtes. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 291858,288491; USA.-Patentschriften Nr. 1335 370, 2 485 760, 2 582 079, 2 652 324; deutsche Patentanmeldung K 11046 VI a/18 b (bekanntgemacht am 29. 1.0. 1953) E. Piwowarsky, »Gußeisen«, 1951, S. 173, 848, 857, 175, 329; »Die Neue Gießerei, Technisch-Wissenschaftliche Beihefte«, Heft 2 (Februar 1950), S.69/70, Heft 1, S. 29 und 25; »Chemisches Zentralblatt«, 1951/A, S.594/595.