DE1124530B

DE1124530B - Verfahren zur Herstellung von Gusseisen mit in kugeliger Form ausgeschiedenem Graphit

Info

Publication number: DE1124530B
Application number: DEV13274A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritz Klepp; Dr Mont Richard Werner
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1956-10-24
Filing date: 1957-10-22
Publication date: 1962-03-01

Description

Die Herstellung von Gußeisen mit in kugeliger Form ausgeschiedenem Graphit ist nur aus einem Vorprodukt besonderer Reinheit möglich. Vor allem dürfen keine sogenannten »Störelemente«, wie Ti, Al, enthalten sein, und der Siliziumgehalt soll weniger als 1,0% betragen. Ist der Siliziumgehalt höher, so besteht die Gefahr, daß beim späteren Zusatz von Stoffen, welche die kugelige (sphärolithische) Graphitstruktur bewirken und üblicherweise mit Silizium legiert verwendet werden, der Siliziumgehalt so hoch ansteigt, daß Qualitätsverluste auftreten.

Um die beschriebenen Bedingungen zu erfüllen, wurde hochwertiges Gußeisen durch Umschmelzen von Weicheisen- oder Stahlschrott im Lichtbogenoder Hochfrequenzofen und anschließendes Aufkohlen hergestellt. Beim Erschmelzen des Gußeisens im sauren Kupolofen mußte jedoch eine ausgesuchte, siliziumarme und von Störelementen freie Gattierung eingesetzt werden, auf welches Erfordernis von den lizenzgebenden Firmen für die Herstellung von Gußeisen mit in kugeliger Form ausgeschiedenem Graphit ausdrücklich aufmerksam gemacht wird.

Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung von derartigem Gußeisen; sie verfolgt insbesondere das Ziel, Gußeisen mit in kugenger Form ausgeschiedenem Graphit aus einer gewöhnlichen Gattierung im sauren Kupolofen herstellen zu können, ohne daß man die Einsatzstoffe hinsichtlich ihres Siliziumgehaltes und eines eventuellen Gehaltes an Störelementen besonders auswählen muß.

Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß durch Kombination der folgenden Schritte gelöst:

a) Erschmelzen des Eisens aus normaler Gattierung im sauren Kupolofen,

b) Aufblasen von Sauerstoff als Träger für feinverteilte basische Schlackenbildner auf die Oberfläche des geschmolzenen Kupolofeneisens, bis der Siliziumgehalt desselben auf weniger als 1 % herabgesetzt ist, und schließlich

c) Zugabe von Silizium-Magnesium-Legierungen.

Die oxydierende Behandlung von Roheisen und Gußeisen durch Einblasen von Luft oder Sauerstoff ist zwar an sich bekannt, diese Maßnahme wurde jedoch bisher für ein im sauren Kupolofen erschmolzenes Eisen zum Zweck der Herabsetzung des Siliziumgehaltes nicht vorgeschlagen; die in einfachster Weise erfindungsgemäß erzielten Effekte konnten nur unter einem wesentlich höheren Aufwand an Material, Kosten und Arbeit erreicht werden. Bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise wird durch

Verfahren zur Herstellung von Gußeisen

mit in kugeliger Form ausgeschiedenem

Graphit

Anmelder:

Vereinigte österreichische Eisen-

und Stahlwerke Aktiengesellschaft,

Linz (Österreich)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald

und Dr.-Ing. Th. Meyer, Patentanwälte,

Köln 1, Deichmannhaus

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 24. Oktober 1956 (Nr. A 6347)

Dipl.-Ing. Fritz Klepp
und Dr. mont. Richard Werner,

Liezen (Österreich),
sind als Erfinder genannt worden

das Aufblasen des Sauerstoffstrahles ein oberflächig lokalisiertes Reaktionsfeld hoher Temperatur gebildet, in dem optimale Voraussetzungen für die Bildung einer reaktionsfähigen dünnflüssigen Schlacke aus den mitgeblasenen Zuschlagstoffen vorliegen. Diese Schlacke ist fähig, den Phosphor und die Störelemente schnellstens zu entfernen, und man gewinnt so ein Produkt, das einem durch Umschmelzen von Stahlschrott bzw. unter Verwendung ausgesuchter Gattierungen erhaltenen Produkt gleichwertig oder sogar überlegen ist.

Die Behandlung der Charge aus Kupolofeneisen durch Aufblasen von Sauerstoff erfolgt vorzugsweise unter Wahl von solchen Blasbedingungen, daß der Siliziumgehalt auf etwa 0,5% herabgesetzt wird; der gleichzeitige Kohlenstoffabbrand beträgt hierbei nicht mehr als 0,20%. Verwendbar ist beispielsweise ein Sauerstoffblasrohr mit einem Durchmesser von

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etwa 10 mm, und man führt dem Bad etwa 10 m³ Sauerstoff pro Tonne mit einem Druck von 2 bis 10 atü, je nach der Menge der Chargen. Die Temperatur an der Oberfläche des Bades beträgt dann etwa 1500° C₅ wobei die Entsilizierung und die Entfernung der Störelemente in wenigen Minuten vor sich geht und die Temperatur des Bades um etwa 150° C steigt. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Mitblasen von feinverteilten basischen Schlackenbildnern kann

auf die Zähigkeitseigenschaften des Gusses auswirkte. Diese Schwierigkeiten bestehen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr, weil, wie oben im einzelnen beschrieben, der Siliziumgehalt des Bades 5 durch die vorhergehende Behandlungsstufe auf ein Maß herabgesetzt wird, das es erlaubt, siliziumhaltige Magnesiumlegierungen zur Ausbildung der sphärolithischen Graphitstruktur zu verwenden bzw. Impfsilizium ohne Störung der Zähigkeitseigenschaften zueine wirksame Entphosphorung und gleichzeitig auch io zusetzen.

eine Herabsetzung des Schwefelgehaltes bewerk- Es konnte überraschenderweise festgestellt werden,

stelligt werden. Vorteilhaft lassen sich feinverteilte daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Aus-Calciumverbindungen und Eisenoxyd als schlacken- bringen an Magnesium höher ist als bei Schmelzen, bildende Mittel verwenden. Ein Gemisch aus Ober- die aus dem Elektroofen stammen. Während bei im windfrischstaub, worin das Eisenoxyd in besonders 15 Elektroofen erschmolzenem Gußeisen mit Kugelgrafeiner Verteilung vorliegt, und CaO- und Na₂Co₃- phit mit rund 0,02 % S bei Verwendung der üblichen haltigen Zuschlagstoffen hat sich besonders bewährt. Menge von MgSi-Legierung ein Mg-Endgehalt von Ein Teil des Schwefels kann auch schon im Zuge 0,04 bis 0,06°/» erzielt wird, wurde bei einer erfineiner Vorbehandlung des Rinneneisens mit Soda, Mg dungsgemäß mit Sauerstoff verblasenen Schmelze oder Ca-Carbid vor dem Aufblasen des Sauerstoffes 20 unter gleichen Temperaturbedingungen ein Mg-Geunschädlich gemacht werden. halt von 0,09% erreicht, obwohl die Schmelze einen

Ausgangsschwefelgehalt von 0,04«/0 hatte.

Typische Kennzahlen, die an einem Eisen mit 3,3 %> C, 2,2% Si und 0,60 % Mn, bei einer 30-mm-Durchmesser-Probe, erhalten wurden, sind die folgenden, wobei die erste Spalte die Werte für gewöhnlichen Grauguß, die zweite Spalte die Werte für im Elektroofen überhitzten Guß und die dritte Spalte die Werte für in erfindungsgemäßer Weise hergestellten Guß wiedergeben:

Biegefestigkeit
(kg/mm²) ..

Durchbiegung (mm)

Als Beispiel für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde eine Kupolofeneisengattierung aus folgenden Bestandteilen zusammengesetzt:

40% Gußeisen mit Kugelgraphit mit 0,07% P

und etwa 2,3% Si,
30% Schrott (Stahlgußabfall) mit 0,03% P und

0,4% Si,

15%Hämatit mit 0,10% P und 2,0 %Si,
15%Kokillenbruch mit 0,12% P und 1,8%Si. ~—

Es wurde mit Heißwind gearbeitet und ein Rinneneisen mit 3,60% C, 0,07% P und 1,65% Si erhalten. —— ■

Das erhaltene Rinneneisen hatte eine mit einem 35 Zerreißfestigkeit
Meßgerät auf optischem Wege ermittelte Tempera- )

tür von 1330° C; es wurde in eine Pfanne abgestochen und zur Vorentschwefelung mit einer kleinen Menge Soda behandelt. Statt Soda kann auch eine geringe Menge der bekannten technischen Magnesiumlegierungen verwendet werden. Dann wurde dem Bad Kalk in kleinen Brocken zugeschlagen und ein Sauerstoffstrahl aus einer Düse von 10 mm Durchmesser mit einem Druck von 5 atü auf die Oberfläche aufgeblasen. Nach einer Blasdauer von 4 Minuten wurde durch Öffnen eines Injektorventils ein Pulvervorratsbehälter, der eine Mischung von Oberwindfrischstaub und CaO- und Na₂CO₃-haltiger Staubschlacke enthielt, mit der Sauerstoffzuleitung verbunden und das Blasen fortgesetzt. Nach weiteren 3 Minuten Blasdauer wurde das Blasgas abgestellt und das Bad abgeschlackt. Das Bad hatte nun einen Kohlenstoffgehalt von 3,42%, einen Phosphorgehalt von 0,055% und einen Siliziumgehalt von 0,52%. Die mit einem Meßgerät auf optischem Wege ermittelte Temperatur betrug 1450 ° C. Mit dieser Zusammensetzung war das Eisen zur Weiterverarbeitung auf sphärolitisches Gußeisen geeignet.

Diese Weiterverarbeitung zu Gußeisen mit in kugeliger Form ausgeschiedenem Graphit erfolgt als letzte Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Zugabe von SiUzium-Magnesium-Legierungen, wie SiMgFe. Die Zugabe solcher Vorlegierungen hat den Vorteil, daß der Dampfdruck erniedrigt wird. Dieser Vorteil konnte bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von mit Kugelgraphit oftmals nicht ausgenutzt werden, weil damit ein erhöhter Siliziumgehalt in das Bad eingebracht wurde, was sich ungünstig Spalte I

14 bis 24

40 bis 50 8 bis 12

Spalte II

22 bis 28

45 bis 55 12 bis 15

Spalte IH

31

60

23

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit in kugeliger Form ausgeschiedenem Graphit, ge kennzeichnet durch die Kombination der folgenden Schritte:

a) Erschmelzen des Eisens aus normaler Gattierung im sauren Kupolofen,

b) Aufblasen von Sauerstoff als Träger für feinverteilte basische Schlackenbildner auf die Oberfläche des geschmolzenen Kupolofeneisens, bis der Siliziumgehalt desselben auf weniger als 1 % herabgesetzt ist, und

c) Zugabe von Süizium-Magnesium-Legierungen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufblasen von Sauerstoff und der feinverteilten basischen Schlackenbildner auf die Oberfläche des geschmolzenen Kupolofeneisens durchgeführt wird, bis der Siliziumgehalt desselben auf etwa 0,5 % herabgesetzt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß feinverteilte Calciumverbindungen und Eisenoxyd als schlackenbildende

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Mittel verwendet werden, die mit dem Sauerstoff- _{In Betracht Qe Drackschriften}. strahl mitgeblasen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- Deutsche Patentschrift Nr. 865 319; kennzeichnet, daß ein Gemisch aus Oberwind- französische Patentschrift Nr. 1068 363; frischstaub und einem feinkörnigen Ca O- und

5 Chemisches Zentralblatt, 1955, S. 2995 und 7073; Na₂CO₃-haltigen Zuschlagstoff mit dem Sauer- C. Geiger: »Handbuch der Eisen- und Stahlstoffstrahl mitgeblasen wird. gießerei«, 2.Auflage, 3. Band, 1928, S. 314 bis 324.