DE1176680B

DE1176680B - Process for treating cast iron or steel melts with magnesium

Info

Publication number: DE1176680B
Application number: DEG12734A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Guenter Koepke; Werner Fuchs
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Priority date: 1953-09-29
Filing date: 1953-09-29
Publication date: 1964-08-27

Description

Verfahren zum Behandeln von Gußeisen- oder Stahlschmelzen mit Magnesium Eisenwerkstoffe aller Art, wie Gußeisen, Roheisen, Stahl, können bekanntlich dadurch veredelt werden, daß der Eisenschmelze Reaktionsstoffe, wie Aluminium, Magnesium, Natrium, auch Fluorid usw., zugesetzt werden. Die Veredelung besteht vorwiegend darin, daß unerwünschte - auch gasförmige - Einschlüsse ausgetrieben und das Schmelzbad auch gereinigt, z. B. desoxydiert (».beruhigt«) oder entschwefelt wird. Unter den Reaktionsstoffen spielt Magnesium eine besondere Rolle insofern, als es sich für die Behandlung von Gußeisenschmelzen zwecks Herstellung von Guß mit Kugelgraphit besonders eignet.Process for treating cast iron or steel melts with magnesium Iron materials of all kinds, such as cast iron, pig iron, steel, can be used as a result are refined so that the molten iron reactants such as aluminum, magnesium, Sodium, also fluoride, etc., can be added. The finishing consists predominantly in that unwanted - also gaseous - inclusions expelled and the weld pool also cleaned, e.g. B. is deoxidized ("calmed down") or desulfurized. Under the Magnesium plays a special role insofar as it is suitable for the treatment of cast iron melts for the production of cast iron with spheroidal graphite particularly suitable.

Die praktische Auswertung dieser Erkenntnis begegnet einer grundsätzlichen Schwierigkeit, die sich daraus erklärt, daß die Siedetemperatur der Reaktionsstoffe beträchtlich unterhalb der Schmelzbadtemperatur liegt und der Reaktionsstoff spezifisch wesentlich leichter als die Schmelze ist (z. B. Magnesium 1,74 kg/dm3). Infolgedessen setzt beim Einbringen des Reaktionsstoffes in das Schmelzbad ohne besondere Maßnahme eine ungewöhnlich heftige, explosionsartige Verdampfung ein, durch die gegebenenfalls ein erheblicher Teil des Schmelzbades durch heftiges Aufwallen herausgeschleudert wird und das Bedienungspersonal gefährdet. Es fehlt daher auch nicht in der einschlägigen Literatur an warnenden Hinweisen auf diese Gefahr und auf die Verwendung von Magnesium oder ähnlichen Reaktionsstoffen für den genannten Zweck.The practical evaluation of this knowledge meets a fundamental one Difficulty that can be explained by the fact that the boiling point of the reactants is considerably below the melt bath temperature and the reaction substance is specific is significantly lighter than the melt (e.g. magnesium 1.74 kg / dm3). Consequently sets when the reaction substance is introduced into the weld pool without any special measures an unusually violent, explosive vaporization, which may cause a considerable part of the weld pool was thrown out by violent shock and the operating personnel is endangered. It is therefore not lacking in the relevant Literature of cautionary notes on this hazard and on the use of magnesium or similar reactants for the stated purpose.

Um solche gefährlichen Explosionserscheinungen zu vermeiden, hat man vielfach statt reinen Magnesiums eine Magnesiumvorlegierung verwendet, die nur einen relativ geringen Magnesiumbestandteil von etwa 4 bis 1511,10 enthält. Abgesehen von der aus anderen Gründen nicht immer erwünschten Zugabe solcher Legierungsstoffe, bedeutet der zur Herstellung einer solchen Vorlegierung notwendige Mehraufwand einen das Veredelungsverfahren nicht unbeträchtlich verteuernden Behelf wegen der vergleichsweise höheren Preise der in Betracht kommenden Legierungsstoffe, wie z. B. Nickel.In order to avoid such dangerous explosions, one has often a magnesium master alloy is used instead of pure magnesium, which only has one contains a relatively low magnesium component of about 4 to 1511.10. Apart from that the addition of such alloys, which is not always desirable for other reasons, the additional effort required to produce such a master alloy means a the finishing process is not inconsiderably expensive expedient because of the comparatively higher prices of the alloy materials in question, such as B. Nickel.

Unter solchen Umständen ergab sich das Bestreben, die Verwendung einer Vorlegierung durch wirtschaftlichere Maßnahmen zu ersetzen. Dieses Bestreben führte zu verschiedenen Vorschlägen nach dem gleichen Prinzip, den Reaktionsstoff in kleinen Mengen dosiert an einer möglichst tief unter dem Schmelzbadspiegel liegenden Stelle in das Behandlungsgefäß unter Druck einzubringen. Dadurch läßt sich bei einem ausreichenden ferrostatischen Druck über der Eintrittstelle des Reaktionsstoffes der Reaktionsablauf wenigstens so weit beherrschen, daß es nicht zu explosionsartigen Verdampfungen kommt.In such circumstances, an effort arose to use a Replace master alloy with more economical measures. This endeavor led to different proposals on the same principle, the reaction substance in small Quantities dosed at a point as deep as possible below the melt pool level to be introduced into the treatment vessel under pressure. This allows for a sufficient ferrostatic pressure above the entry point of the reaction substance the reaction process at least so far that it does not lead to explosive evaporation comes.

Die letztgenannten Vorschläge sind allerdings nur bei größeren Schmelzbadmengen mit genügender Tiefe und entsprechendem ferrostatischem Druck anwendbar. Die Erfindung geht deshalb von der Überlegung aus, daß es noch andere Möglichkeiten einer Beherrschung .des Reaktionsablaufes geben muß.The last-mentioned suggestions are, however, only for larger molten bath quantities Can be used with sufficient depth and corresponding ferrostatic pressure. The invention is therefore based on the idea that there are other possibilities of control . of the course of the reaction.

In diesem Zusammenhang sollen das Vakuum- und das Druckgießverfahren erwähnt werden. Dabei handelt es sich um Maßnahmen zur Beeinflussung eines Gießvorganges und der Qualität des dabei erzeugten Gußstückes allein durch extreme Druckverhältnisse in dem Raum oberhalb des Schmelzbades, indem das Behandlungsgefäß mit einem Deckel versehen oder in einer geschlossenen Kammer angeordnet ist.In this context, the vacuum and pressure casting processes are intended be mentioned. These are measures to influence a casting process and the quality of the casting produced in the process solely through extreme pressure conditions in the space above the weld pool by placing the treatment vessel with a lid provided or arranged in a closed chamber.

Ferner ist auch schon vorgeschlagen, das Legieren von Gußeisen mit Zusatzelementen z. B. zur Erzeugung eines feinblättrigen Graphitgefüges und einer großen Dichte unter Überdruck durchzuführen. Auf diese Weise läßt sich eine Legierung aus mehreren Metallen auch mit sehr unterschiedlichen Siede-bzw. Schmelzpunkten herstellen.It has also been proposed to alloy cast iron with Additional elements z. B. to generate a fine-leaved graphite structure and a perform high density under overpressure. In this way an alloy made of several metals with very different boiling or boiling points. Melting points produce.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, das an sich bekannte Einsetzen eines eine Schmelze enthaltenden Behälters in eine druckdicht geschlossene Kammer und die Erzeugung eines zeitweiligen Überdruckes in dieser Kammer mit Hilfe eines besonderen Druckmittels zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit oder zur Reinigung einer Stahlschmelze unter Zugabe praktisch reinen Magnesiums auszunutzen. Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß der Überdruck nur während des Reaktionsvorganges mit der dafür bemessenen geringen Magnesiummenge aufrechterhalten und seine Höhe entsprechend dem Reaktionsablauf allmählich wieder bis auf normalen Atmosphärendruck verringert wird.The object of the invention is now to use a known per se a melt containing container in a pressure-tight closed chamber and the creation of a temporary overpressure in this chamber with the help of a special Pressure medium for the production of spheroidal graphite cast iron or for cleaning a To exploit molten steel with the addition of practically pure magnesium. Accordingly, there is the invention is that the overpressure only during the reaction process with the Maintain a small amount of magnesium measured for this purpose and its level accordingly to the Gradually return the reaction to normal atmospheric pressure is decreased.

Ein solches Verfahren hat zunächst den Vorteil, daß es auch für beliebig kleine Schmelzbadmengen, z. B. in Gießpfannen, anwendbar ist. da der Mangel an ferrostatischem Druck durch einen von außen her auf den Schmelzbadspiegel einwirkenden Druck ersetzt wird. Darüber hinaus kann, ebenfalls unabhängig von der jeweiligen Schmelzbadmenge, der Siededruck des Reaktionsstoffes von außen her planmäßig gesteuert werden. so daß der Reaktionsverlauf in keinem Augenblick sich selbst überlassen bleibt, sondern genau zu beherrschen ist.Such a method initially has the advantage that it can also be used for any small quantities of weld pool, e.g. B. in ladles, is applicable. because the lack of ferrostatic Pressure is replaced by an external pressure acting on the melt pool level will. In addition, regardless of the amount of molten bath, the boiling pressure of the reaction substance can be controlled externally as planned. so that the course of the reaction is never left to itself, but rather can be precisely controlled.

Zur Durchführung des der Erfindung entsprechenden Verfahrens kann nach einem früheren Vorschlag das die Schmelze aufnehmende Gefäß, z. B. eine Gießpfanne, nach oben mit einer Haube verschlossen werden. Da jedoch auf diese Weise ein einwandfreier druckdichter Verschluß der Gießpfanne im Dauerbetrieb schwierig ist, empfiehlt es sich mehr, das die Schmelze aufnehmende Gefäß für die Durchführung des Reaktionsvorganges in eine besondere Kammer einzubringen, deren einwandfrei druckdichter Abschluß bequem herzustellen ist. Eine solche Maßnahme hat überdies den Vorzug, daß jede beliebige Pfanne verwendet werden kann, auch eine solche, die einem nur von innen her, also einseitig auf sie einwirkenden Reaktionsdruck nicht gewachsen wäre.To carry out the method according to the invention can according to an earlier proposal, the vessel receiving the melt, e.g. B. a ladle, be closed at the top with a hood. However, since in this way a flawless It is recommended that pressure-tight closure of the ladle is difficult in continuous operation more, the vessel receiving the melt for carrying out the reaction process to be brought into a special chamber whose perfectly pressure-tight closure is convenient is to be established. Such a measure also has the advantage that any Pan can be used, even one that can only be used from the inside, that is unilaterally acting on them reaction pressure would not have grown.

Claims

Patent claim: A method of treating cast iron or steel melts for the purpose of preparing a cast iron with spheroidal graphite or for the purpose of cleaning the molten steel by adding substantially pure magnesium, wherein a melt-receiving container in a known manner inserted into a pressure-tight closed chamber and in that by a special pressure medium, e.g. B. an inert gas, temporarily an overpressure is generated, characterized in that the overpressure is maintained only during the reaction process with the appropriate small amount of magnesium and its level is gradually reduced again to normal atmospheric pressure according to the course of the reaction. Considered publications: German Patent Nos. 309114, 658197, 843 166; Swiss patents No. 220 803, 279 686; USA: Patent No. 13,849; "Gießerei" magazine, technical and scientific supplements, No. 6/8, March 1952, p. 320; "Metall" magazine, No. 6, 1952, pp. 737 to 744.