DE1302000B

DE1302000B - Brikett zum Einbringen von Magnesium in metallische Schmelzen

Info

Publication number: DE1302000B
Application number: DEP1758020.0-2A
Authority: DE
Inventors: Hanten Adolf; Dipl-Ing Fritz; Schumacher; Stadler; Dipl-Ing Walter
Original assignee: ELEKTROMETALLURGIE GmbH
Current assignee: ELEKTROMETALLURGIE GmbH
Priority date: 1968-03-21
Filing date: 1968-03-21
Publication date: 1969-09-25

Description

Die Erfindung betrifft ein Brikett zum Einbringen von Magnesium in metallische Schmelzen, insbesondere in Stahl- und Gußeisenschmelzen.
Es ist bekannt, daß für die Desoxydation von Stahl und für die Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit reines Magnesium wegen der hohen Mg-Dampfdrücke, die bei der Reaktion zwischen Magnesium und der Schmelze entstehen, nur in besonderen Behandlungspfannen, die geeignet sind, die hohen Drücke aufzufangen, eingesetzt werden kann. Da dieser Weg aufwendig ist, werden Vorlegierungen verwendet, und zwar vorzugsweise zium-Legierungen und Magnesium-Nickel-Legierungen. Diese Legierungstypen haben jedoch den Nachteil, daß in manchen Fällen die Legierungskomponenten Nickel und Silizium in der zu behandelnden Schmelze unerwünscht sind bzw. die über die Vorlegierung in die Schmelze eingebrachten Nickel- und Siliziumgehalte den zulässigen Wert unerwünscht überschreiten. Ein weiterer Nachteil der Magnesium-Silizium-Legierungen ist es, selbst wenn Ferrosilizium als Le-ierungskomponente vorgesehen wird, im Vergleich zu der zu behandelnden Schmelze von zu geringer Dichte zu sein, so daß besondere Vorkehrungen nötig sind, um sicherzustellen, daß die Reaktionen unter der Badoberfläche ablaufen.
Ein bekannter Vorschlag geht dahin, die zerkleinerten Komponenten einer solchen Legierung gepreßt in einem verschlossenen Behälter aus Eisen oder Graphit unterzubringen. In dem in die zu behandelnde Schmelze eingebrachten Behälter soll es zur Legierungsbildung kommen, so daß eine gebremste Freigabe des Magnesiums erfolgt, wenn das Gefäß in der Schmelze aufgeht. Das Verfahren ist mit großer Unsicherheit behaftet, abgesehen davon, daß beträchtliche Siliziummengen in die Schmelze eingetragen werden.
Es ist ferner bekannt, Briketts, die das Magnesium enthalten, durch Kaltpressen herzustellen. Es sind kaltgepreßte Briketts für Legierungszwecke bekannt, die aus pulverförmigem Wolfram bzw. Molybdän und Magnesium bestehen. Sie erfüllen zwar die Forderung, daß das Magnesium gefahrlos in die Schmelze eingebracht werden kann, zumal die verhältnismäßig schweren Briketts in, der Schmelze untersinken. Nachteilig ist aber, daß in sehr vielen Fällen das teure Wolfram bzw. Molybdän in der zu behandelnden Schmelze bzw. im Enderzeugnis unerwünscht ist und dann das Brikett nicht benutzt werden kann.
Es ist also wünschenswert, ein Brikett zur Verfügung zu haben, das außer Magnesium der Schmelze überwiegend nur Eisen zuführt.
Mischungen aus zerkleinertem Eisen und zerkleinertem Magnesium sind für die Zwecke des Behandelns von Schmelzen mit einem Bindemittel breiiger oder flüssiger Konsistenz zu einem Formkörper verpreßt und dieser dann gebrannt worden. So hergestellte Briketts haben sich nicht eingeführt, weil die Herstellung zu umständlich, zeitraubend und kostspielig ist.
Andere Versuche, Briketts zu schaffen, die ausschließlich durch Preßdruck sowie ohne Wärmezufuhr herzustellen sind und in der Schmelze hinreichend lang erhalten bleiben, ohne zu zerfallen, haben nicht zum Erfolg geführt.
Zweck der Erfindung ist ein Brikett anzugeben, das, ohne zu zerfallen, in der Schmelze hinreichend lang erhalten bleibt und somit bei einfacher Herstellung die Gewähr gibt, daß ohne Einschleppen unerwünschter Stoffe in die zu behandelnde Schmelze das Magnesium erst nach geraumer Zeit und ohne die Gefahr einer explosionsartigen Erzeugung von Magnesiumdampf freigibt.
Erfindungsgemäß gelingt dies, wenn die bindemittelfreie Mischung für das Brikett aus 7 bis 25% zerkleinertem Magnesium, Rest zerkleinertem Eisen besteht und unter einem Druck von mindestens 1 t,'cin= - vorzugsweise 3 bis 5 t/cm= - kalt zum bindemittelfreien Formkörper gepreßt wird. Ein solches Brikett hat eine besonders bemerkenswerte Festigkeit, und vor allen bleibt es in der Schmelze in seiner Form zunächst erhalten und erhitzt sich. Sodann fängt es an zu schmelzen. Während dieses Vorgangs entweicht der Magnesiumdampf langsam aus dem gerüstartigen Eisenkörper. Trotz des hohen Dampfdruckes des Magnesiums kann es auf diese Weise ohne Gefahr eines Siedeverzuges selbst in Stahlschmelzen von hoher Temperatur eingebracht werden. Die Raumdichte dieser Briketts ist ausreichend hoch, so daß für das Einbringen in die Metallschmelzen nicht notwendigerweise besondere Apparaturen erforderlich werden. Die Briketts können wirkungsvoll beispielsweise entweder auf den Pfannenboden aufgegeben oder aber auch kontinuierlich mit der in die Pfanne einlaufenden Metallschmelze zugeworfen werden. Selbstverständlich können die Briketts auch in die Schmelze mit entsprechenden Vorrichtungen (z. B. Tauchglocken, Stangen usw.) eingetaucht werden.
In der Mischung aus Eisen und Magnesium können andere Zusätze, die der Desoxydation, Entschwefelung. Kornfeinung, Impfung sowie der Bildung von verfeinertem Graphit der zu behandelnden Schmelze dienen, pulverförmig mit eingepreßt werden, z. B. Ferrotitan, Ferrozirkon, Calciumkarbid und Kristallkalk. Diese Zusätze können bis zu 20% der Mischung betragen.
Die Mischung kann außerdem zerkleinerte seltene Erdmetalle einzeln oder zu mehreren, vorzugsweise in der Form der Oxide, Silizide oder Fluoride enthalten. Sie können in Mengen bis zu 10%, vorzugsweise von 2 bis 7%, vorhanden sein. Diese Stoffe wirken sich ebenfalls günstig auf die zu behandelnde Schmelze aus.
Auch Wismut kann der Mischung zugesetzt werden, das nach neuesten Erkenntnissen im Gußeisen die Entstehung von Sphäroliten kleiner Form begünstigt und deren Zahl um 50 bis 100% erhöht, wodurch die Wärmeleitfähigkeit des Gußeisens mit Kugelgraphit verbessert wird. Für den Zusatz ist bisher metallisches Wismut in Magnesiumvorlegierungen oder in Ferrosiliziumlegierungen empfohlen worden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, das Wismut der Mischung vorzugsweise als zerkleinertes Wismutoxid zuzusetzen. Es soll 0,5 bis 5%, vorzugsweise nicht mehr als 3 %, der Mischung betragen.
Die Reduktion des Wismutoxids zu metallischem Wismut läuft in der Gußeisenschmelze durch das in den Briketts enthaltene Magnesium und/oder die übrigen Brikettbestandteile - beispielsweise durch Titan, Zirkon, Caleium - mit höherer Sauerstoffaffinität selbständig ab. Die Reduktion erfolgt gleichzeitig durch in der Schmelze enthaltene Elemente mit höherer Sauerstoffaffinität als Wismut.
Besondere Sorgfalt gilt der Auswahl der Körnung der Bestandteile Magnesium und Eisen sowie der übrigen Zusätze, weil hierdurch die Steuerung der Freigabe des Magnesiumdampfes nachhaltig beeinflußt wird. Magnesium und Eisen sollen in ihrer Korngröße weitgehend übereinstimmen; d. h. grobe Magnesiumspäne und grobe Eisenspäne sollen gemischt werden, oder feines Magnesiumpulver mit ebensolchem Eisenpulver. Auch die übrigen Zusätze sollten in ihrer Körnung der Form des Eisen- und Magnesiumpulvers weitestgehend entsprechen. Hierdurch wird eine möglichst homogene Mischung erzeugt, die sich zu homogenen Formkörpern verpressen läßt, ohne daß die Gefahr einer Entmischung vor dem Pressen besteht. Für den Zusammenhalt der Briketts ist kein zusätzliches Bindemittel erforderlich. Wenn sich dennoch die Gefahr einer Entmischung der ungepreßten Masse zeigt, kann ihr durch ein Anfeuchten mit einem binderartigen Mittel begegnet werden, z. B. durch einen Zusatz von 1,5 bis höchstens 3% Wasserglas.

Claims

Patentansprüche: 1. Brikett aus einer Mischung zerkleinertes Stoffe, durch kaltes Pressen hergestellt, zum Einbringen von zerkleinertem reinem Magnesium in metallische Schmelzen, insbesondere Stahl- und Gußeisenschmelzen, dadurch gekennzeichn e t, daß die bindemittelfreie Mischung aus 7 bis 25% zerkleinertem Magnesium, Rest zerkleinertem Eisen unter einem Druck von mindestens 1 t/cm= kalt gepreßt ist. z. Brikett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung bis zu 20% weitere zerkleinerte, vorzugsweise pulverförmige Zuschläge enthält, die der Desoxydation, Entschwefelung, Kornfeinung und Graphitverfeinerung der zu behandelnden Schmelze dienen. 3. Brikett nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zerkleinerte seltene Erdmetalle einzeln oder zu mehreren vorzugsweise in der Form der Oxide, Silizide oder Fluoride in Mengen bis zu 101/o, vorzugsweise von 2 bis 71/o, enthält. 4. Brikett nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung Wismut, vorzugsweise in der Form von Wismutoxid, in einer Menge von 0,5 bis 5 % enthält.