DE1533326A1 - Verfahren zur Herstellung von magnesiumhaltigen Vorlegierungsbloecken - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von-magnesium.. haltig,en Vorle&ierungsblöcken.
• @1@ A11# 1f1 # @1@1#r11r1W1r1@.1 Die vorliegende Erfindung bezieht-eich auf ein Verfahren zur Herstellung kompakter Vorlegierungsblöcke aus Magnesium» haltigen Vorlegierungen durch Umgiessen von Stücken einer vorgefertigten Vorlegierung mit einer schmelzflüssigen Yorlegierung gleioher oder ähnlicher Zusammensetzung.
• Sie richtet sich ferner auf-die Verwendung von nach dem -erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Magnesium-haltigen Yorlegierungsblöcken für die Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit. Es ist bekannt, Magnesium#,haltige Vorlegierungen in sogenannte Tauchglocken einzubringen und damit Gußeisenschmelzen im "Tauchverfahren" zu behandeln mit dem Ziel, Gußeisen mit Kugelgraphit herzustellen: Die Magneeiumhaltigen Vorlegierungen liegen im allgemeinen in stückiger Form vor, sie werden in einen Blechbehälter gefüllt und so in die Tauchglooken eingebracht. Es ist ferner bekannt, Magnesium-hältige Vorlegierungen in vorzugsweise zylindrischer Blockform für die Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit zu verwenden.Ein weiterer bekannter Vorschlag sieht für diesen Zweck halbzylind:rlsche oder aus diesen zu Vollzylindern zusammengefügte Körper aus Magnesium oder Magnesumlegierungen vor ( DBGM 1 711 T29). Die für die Eierstellung von GuBeisen mit Kugelgraphit verwendeten Magnesüm-haltigen Vorlegierungen neigen auf Grund ihrer chemischen Zusammensetzung zur Entmischung ($eigerungserscheinungen)pund es. ist oft schwierig, sie mit möglichst homogenem Gefügeaufbau und stets gleichbleibender Analyse Zur Erstarrung zu bringen. Zur_Vermeidung der Entmischung schmelzflüssiger Magnesium-Vorlegierungen während ihrer Erstarrung werden deshalb in bekannter Weise Platten mit relativ geringer Schichtdicke hergestellt' um eine hohe Abkühlungsgeschwindigkeit, zu erreichen. (DP 1.142.444) Das Vergiessen derartiger Vorlegierungen beispielsweise in Blockform führt zwangsläufig zu wesentlich langsamerer, Abkühlung der Sohmelsen und in der Regel zu ihrer Entmisohung während der Erstarrung. Die Verwendung von Magnesium-Vorlegierungen in aus relativ dünnen Gußplatten gebrochenen Stücken hat zur Folge, dass die für die -Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit erforderlichen Vorlegierungesätze von grossem Volumen sind, bei relativ geringem Schüttgewicht grosse Tauchglocken erfordern und der zu behandelnden Gußeieenschmelze eine vergleicheweise grosse Oberfläche anbieten. Letzteres führt zur oft unerwünscht schnellen Auflösung der Magnesium-Vorlegierung während des Tauchvorganges und zu unerwünscht heftigen Reaktionen, insbesondere der Magnesium-reicheren Vorlegierungen in den Behandlungspfannen. Dach bereits bekannten Vorschlägen lässt sich auch durch die chemische Zusammensetzung und mit Hilfe verschiedener Legierungskomponenten, die zueinander im jeweils festgesetzten Mengenverhältnis stehen sollen, das Reaktionsverhalten der Magnesiumvorlegierungen beeinflussen t DP 1.173:667j. Bei der Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit besteht jedoch das technische Bedürfnis nach möglichst Magnesiumreichen Vorlegierungen und hugleich nach hohen Behandlungstemperaturen. Hierbei sollen in sicher zu beherrschender Reaktion höhere Vorlegierungsausbeuten und eine Verbesserung der Sehlackenabscheidung erreicht werden so daß mit gleichbleibendem Vorlegierungssatz grössere Gußeisenmengen behandelt werden können oder bei gleichbleibendem Chargen-. gewicht der Behandlungsprozess in vorteilhafter Weise durch

  VerrniLgen der Vorlegierungsmenge, des Temperaturverlustes

  und der Tauchglockengrösse durchgeführt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von Gußblöcken aus Magnesium.-haltigen Vorlegierungen vor, die für die Behandlung von Gußeisenschmelzen im Tauchverfahren in hohem Maße geeignet sind und die bei gleichbleibender Zusammensetzung als kompakte Blöcke keine Entmischungserscheinungen aufweisen. Dieses Verfahren besteht darin, daß eine in bekannter Weise vorgefertigte stückige Magneeium-Varlegierung in einen Behälter oder in eine Dauerform, vorzugsweise zylindrischer Gestalt, in möglichst dichter Packung eingebracht und das entstandene Ehhlvolumen dieser Packung mit einer schmelzflüssigen Magnesium-Yorlegierung ausgegossen und durch Aufschmelzen der Randzonen der yorlegierungsstücke die homogene Einbettung der Stücke in einem kompakten Vorlegierungeblock herbeigeführt wird. Die schmelzflüssige Magnesium-Yorlegierung soll dabei vorzugsweise eine der-jeweils verwendeten etückigen Magnesium-Yorlegierung entsprechende oder ähnliche chemische Zusammensetzung haben. Zur Ausführung äer Erfindung wird sweckmäaeig eine Gußform verwendet in der Art eines einseitig offenen Behälters zylindrischer Gestalt. Die Behälterwand eines derartigen einfachen Topfes kann beispielsweise aus Eisenblech geringer Dicke ( ca. 5 mm ) bestehen. In einzelnen Fällen dürfte es zwaokmässig sein, die Behälterwandungen zu kühlen und die Wärme der eingebrachten Schmelze. schnell abzuführen, Bim bei dünner Wandstärke einen Durchbruch der Schmelze zu verhindern,. Nach einer besonderen Ausführungsform kann das erfindungsgemässe Verfahren aber auch unter Verwendung von ein- bzw. mehrteiligen Kokillen üblicher Beschaffenheit und Werkstoffe wie Gußeisen, Kupfer, Feuerfestmaterial mit oder ohne zusätzliche Kühlung, durchgeführt werden. Auf diese Weise werden behälterfreie Vorlegierungablöcke hergestellt, die in besondere für Transport und Lagerung geeignete Behältnisse eingebracht und so vor äusseren Einflüssen geschützt werden könneng z.B. in Hobboks aus Metall, Pappe oder Kunststoff. In manchen Fällen kann es auch zweckmäseig sein, in die Kokille eine"Blechmansohette einzulegen als Außenmantel für den herzustellenden Vorlegierungeblock 9 um vor allem bei grösseren Blockgeviohten die. Bruchgefahr zu verringern. Schlies lich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, in den Vorlegierungsblock noch eine Aufhängevorrichtung ( z.B. einen eisernen Haken) einzugiessen, welche das Einbringen und Befestigen der forlegierungsblöoke ih der Tauchvorrichtung erleichter=t: Die Herstellung der Vorlegierungeblöcke nach dem erfindungsgemässen Verfahren erfolgt in der Weise, daB Stücke einer vorgefertigten Magne®ium-Vorlegierung von etwa WalnuB-bis doppelte Faustgrösse in die bereits beschriebenen Behälter oder Kokillen eingebracht werden. Dies geschieht beispielsweise durch. Einschütteng Einrütteln oder Einlegen. Zwischen die möglichst dicht gepackten Vorlegierungsstücke wird eine schmelzflüssige Magnesium-Yorlegierung gegossen, die zweokmäesigerwese die gleiche oder ähnliche Zusammensetzung hat wie die vorgelegte atüokige Vorlegierung. Die Menge der sohmelzflüosigen Nagneaum-Vorlegierung, die als "Einbettuhgoschmelze" verwendet wird, ist zweckmäÜsig wesentlich geringer als die vorgelegte Menge stückiger Magnesi:umvorlegierung. Nach einem Aalösen der Randsonen der Vorlegierungsathcke erstarrt die Vorlegerungeaohmelze ®ehr rasch, die frei werdende Wärmemenge wird: von den Vorlegierungsstücken und z.T. auch von den Wandungen des Behälters bzw. der .okile schnell aufgenommen. Auf diese weise werden Entmisahunge#_ .ersoheinungen vermieden und es treten keine Seigerungen auf. Haben Schmelze und stückige Vorlegierung die gleiche chemische Zusammenset ung, so wird ein in analytischer und metallurgischer Hinsicht völlig homogener Legierungsblock erzielt.
• Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Gußblöoke aus Magnesium-haltigen Vorlegierungen lassen sich besondere günstig für die Tauchbehandlung von Gußeisenschmel$en verwenden, die der Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit dienen.
• Insbesondere lassen sich nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte GuBblöohe verwenden, bei denen die vorgelegte atückige Vorlegierung und die zur Einbettung verwendete Schmelze aus Legierungen der Zusa»ensetzung bestehen:

  20 . frü % Mg, vorzugsweise 41 55 % Mg

  1 -# 1 0 % Ca, 495 ## 6,5% Ca

  K 20 y6 Fe, " '< 10 % Fe

  0,.'2%sE C 2 %sE

  Rest Silizium, das ganz oder teilweise durch Nickel und/oder Kupfer ersetzt werden kann. Das erfindungsgemässe 'Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf. 3Q können Magnesium--haltige Vorlegierungen 3.n Blockform in beliebiger und technisch sinnvoller Grösse und mit ungewöhnlich guter Homogenität hergestellt werden.
• Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass blockförmige und homogene Vorlegierungen mit besonders hohem Magnesium.. Gehalt hergestellt worden können, die trotz dieses besonders hohen Magnesium-Gehaltes bei relativ kleiner aktiver Oberfläche einen ruhigen Recktons-- und Behandlungsablauf mit vorgleiehewese grosser Magneaium-Ausbaute gewährleisten im Vergleich zu einer Behandlung mit einer stückigen Vorlegierung gleicher Zusammensetzung. Ein genereller Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrene ist schliesslich darin zu sehen, daß die erfindungsgemäss herge# stellten Magnesium-haltigen homogenen und kompakten Vorlegierungeblöoke die Verwendung vergleichsweise kleiner Tauchglocken gestatten. Diese Tauohglocken sind stabiler und haltbarer herzustellen und such der Wärmeverlust während der Tauchbehandlung wird geringer.
• Das Volumen der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Vorlegierungsblöoke kann gegenüber der ent- sprechenden Menge atüekiger Vorlegierung nicht nur wesentlich kleiner gehalten werden, sondern darüber hinaus kann auch der Vorlegierungsblook einen höheren Magnesium-Gehalt aufweissn"da die an und für sich $u erwartende grössere Reaktionskraft der Vorlegierung durch die Verkleinerung der Oberfläche kompenaiert und so dennoch ein: ruhiger Reaktione. ablauf gewährleistet wird. Es lassen sich auf diese Weise bei nahezu gleichbleibender Magnesium-Ausbeute besonders hohe Vorlegierungsausbeuten erzielen.
• Ein grosser.Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens kann auch darin gesehen werden, daß die Verwendung der erfindungsgemäss hergestellten Vorlegierungablöcke wesentlich höhere Behandlungstemperaturen zulässt als die Verwendung einer stückigen Vorlegierung gleicher Zusammensetzung, was wiederum auf die verschiedenen Verhältnisse zwischen Vorlegierungsvolumen und Vorlegierungsoberfläche zurückzuführen ist.
• Das erfindungsgemässe Verfahren wird anhand der nachstehenden Beispiele näher erläutert. Beispiel 1 Eine Magnesium-haltige Vorlegierung folgender Analyse ist in einem Induktionsofen ( Graphittiegel) in bekannter Weise hergestellt und im offenen Herd zu Platten von 4055 mm 2 Dicke vergossen worden.

  C96 s9@ F9@ S96

  50,9 4,8 098 496 Rest

  Platten

  Nach dem Erkalten wurden die/z-u Stücken von WalnuB» bis

  Handtellergrösse zerschlagen. In einem oben offenen Eisenbleehbehälter wurden 2,7 kg dieser Vorlegierungsatücke in dichter Packung. eingelegt. Der Durchmesser des Blechbehälters betrug 250 mm und seine Wanddicke 2,5 mm.
• Mit einer schmelzflüssigen und nur wenig überhitzten Magnesium-Vorlegierung wurden die Hohlräume zwischen den im beschriebenen Blechbehälter befindlichen Vorlegierungsstücken ausgegossen. Die Schmelze war durch Wiederaufschmelzen von Teilen der oben genannten Magnesium-Vorlegierung hergestellt worden und hatte somit nahezu die gleiche chemische Zusammensetzung wie die stückige MagnesiumAVorlegierung.
• Durch die Verwendung von 1,3 kg Vorlegierungsschmelze entstand ein kompakter Block mit einem Nettogewicht von 4,o kg.
• Dieses vorgesehene Blockgewicht wurde mit Hilfe einer Waage auf der der Blechbehälter während des Packens und Gießens stand, genau eingestellt. Beispiel 2 In einer-Gießerei erfolgte unter Betriebsbedingungen, die Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit im Mauchverfahren. Verwendet wurden dazu einmal eine handelsübliche stückige Vorlegierung mit einem Magnesium-Gehalt von 30,4 y6 und zum anderen ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellter Vorlegierungeblock mit einem Magne®ium-Gehalt von 50,9 % des Beispiele 1. Eine atückige Magnesium-. Vorlegierung mit vergleichbarem hohem Magnesium--Gehalt wie dem des Vorlegierungsblockes liess sich wegen plosionsgefahr nicht verwenden.
• Ex Die folgenden Tabellen geben eine Beschreibung der Vorlegierungasätze und der Behandlung der Gußeisenschmelzent

  Yorlegierung Handelsübl.VL VL-"Block" ( d.Bespiels 1)

  1 orle.g.» wsat z 692 k 490 k

  Stückgrösse Stückige Vorle-v V:orlegierunge.

  gierung in etwa block gemäss Er.-

  Faustgrösse im findung ( vergl.

  Bleohbehälter in Beispiel 1.) ' im

  loser Schüttung Blechbehälter

  Analyse Mg 30' 4 96 5099 49-5 % 4'

  SE 09 8 % 098 %

  gef 7, 6 gb ° 496 yb

  Si Rest Rest

  Hehandluna Tauchglocke Tauchglocke

  rp .rmr.@.n.ro.m r m

  e.or, r@r@rrmrrrirr r

  Qußeisen 1000 kg 1000 kg

  Analyse C ( ) 3,7 3,7

  rNn (, 0928 0931

  p W - 09034 09034

  S M 0,018 0;017

  Si (%) 1,°6 11,6

  Vorlegierung Handeleübl. VZ VIr-"Block"

  (s,o.) (6,2 kg/30e4 Mg) ( 49o kg/5099 Mg)

  Tauchtemperatur 1485o C 15000 C

  Tauchzeit 50 sec 55 sec

  FeSi-90»Impfung, 5 kg Si - 5 kg Si

  GGG-Analyse Gießbeginn Gießbeginn

  Si (%) 4 2.3

  M 09064 09062

  S M 09009 09006

  Aus diesen Ergebnissen errechnen sich folgende Magnesium. Ausbauten ufolgende Vorlegierungsauabeuten:

  Magnesiumausbeute (yä) C 7@ S (g6) + Mg (96) ,

  (4 GGG) 100

  )Y-Sats

  Vorlegierungsauebeute ()=tue )

  100

  4 S (96) + Mg 96) GGG)-"

  vz (1 Satz

  Behandlung Handelsübl.vZ VI#"Block"

  W(6 2/30,4 rate) C 4,o/50,9 M£)

  .#r#rr#rm..o.nr W rr rrr#lr

  Mg-Ausbeute 3796 3495 VIr,Ausbeute 11,4 y6 1796 g6

  a= sa:aass

Claims (1)

1. Patentansnrüohe . 1. Verfahren zur Herstellung von für die Behandlung von Gußeisensohmelsen :zur Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit geeigneten Gußblöcken aus Magnesium.. haltigen Vorlegierungen, dadurch gekennzeichnet, da8 Magnesium-haltige etückige Vorlegierung in einen Behälter oder eine Dauerform, vorzugsweise zylindrischer Gestalt, in möglichst -dichter Packung eingebracht und das Hohlvolumen mit einer schmelzflüssigen Vorlegierung' vorzugsweise mit der stückigen Vorlegierung ent., sprechender oder ähnlicher.Zusammensetzung, ausgegossen und durch Aufschmelzen der Randzonen der Vorlegierungsstücke die homogene Binbettung der Stücke. in einem kompakten Vorlegierungsblock herbeigeführt wird* 2. Verfahren nach lnspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daD für diegrobstüakge Vorlegierung und die Einbettungsschmelze eine Legierung folgender Zusammensetzung verf wendet wird: 20 :. 60 , vorzugsw. 4'1 ... 55 ?h.S"'t4-46 Ca @j 1 #- 10 "- 495 ## 695 7e "m 20 9, " < 1 SE (9L@ 0 .. 1 2 p <,2 Si Rest, teilweise -oder ganz durch Ni und/oder. au zu ersetzen.