DE1608244C3 - Verfahren zur Herstellung von magnesiumhaltigen Vorlegierungsblöcken - Google Patents

Description

Das Patent 15 33 326 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von für die Behandlung von Gußeisenschmelzen zur Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit geeigneten Gußblöcken aus magnesiumhaltigen Vorlegierungen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß magnesiumhaltige stückige Vorlegierung in einen Behälter oder eine Dauerform, vorzugsweise zylindrischer Gestalt, in möglichst dichter Packung eingebracht und das Hohlvolumen mit einer schmelzflüssigen Vorlegierung, vorzugsweise mit einer der stückigen Vorlegierung entsprechenden oder ähnlichen Zusammensetzung, ausgegossen und durch Aufschmelzen der Randzonen der Vorlegierungsstücke die Einbettung der Stücke in einen kompakten Vorlegierungsblock herbeigeführt wird.

In Weiterbildung der Erfindung hat sich in der Praxis herausgestellt, daß die Schichtung der Vorlegierungsstücke in dem Behälter bzw. der Dauerform für die Haltbarkeit und Reaktionswirksamkeit des fertigen Blocks von entscheidender Bedeutung ist. Bei Verwendung derartiger Vorlegierungsblöcke konnte es vorkommen, daß Teile der Blockbodenfläche oder diese in ihrer Gesamtheit abbrachen, wodurch das bewußt eingestellte Gewicht des Gußblockes verfälscht wurde.

Als Ursache wurde erkannt, daß besonders feinstückige Vorlegierung beim Einfüllen an den Boden des Behälters gelangt und diese Anteile von der nachträglich aufgegossenen Vorlegierungsschmelze nicht mehr vollständig umhüllt werden. Es entsteht kein ausreichender Verbund zwischen den Stücken.

Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß die Schichtung des Vorlegierungsmaterials in folgender Weise — vergleiche auch die Zeichnung — vorgenommen wird:

a) Einbringen von 3 bis 4 Vorlcgierungsstücken 1 von etwa 30 bis 60 mm Durchmesser in den Behälter 6

¹^ auf die Gießunterlage 5 mit einer Bedeckung von nicht mehr als ³/₅ der Behälterquerschnittsfläche;

b) Einbringen eines oder mehrerer plattenförmiger Vorlegierungsstücke 2 von insgesamt ³/₄ bis ⁴/₅ der Behälterquerschnittsfläche;

^ao c) Auffüllen des Behälters 6 mit feinstückiger Vorlegierung 3 von etwa 10 bis 50 mm Durchmesser;

d) Ausgießen der Hohlräume mit Vorlegierungsschmelze 4.

Auf diese Weise erreicht man ein vollständiges Einhüllen der Stücke beim Übergießen mit Vorlegierungsschmelze 4 und somit gewichtskonstante quasimonolithische Gußblöcke hoher Transport- und Lagerbeständigkeit.

Die plattenförmigen Vorlegierungsstücke stellen in dem gesamten Vorlegierungsblock eine besondere Art eines »Kernes« dar, der von der übrigen stückigen Vorlegierung wie auch von der flüssigen Vorlegierung umschlossen wird.

Es hat sich weiterhin als zweckmäßig erwiesen, für diesen Kern des Blockes eine Legierung zu verwenden, deren Zusammensetzung von der Zusammensetzung der Vorlegierungsschmelze abweicht. Die abweichende Zusammensetzung bezieht sich insbesondere auf diejenigen Legierungselemente, die der Ausschaltung bzw. Verminderung von störenden Einflüssen bei der Ausbildung von Kugelgraphit durch Elemente, wie Titan, Blei, Antimon, Wismut, dienen. Die plattenförmigen Vorlegierungsstücke enthalten zweckmäßigerweise SeI-tene Erdmetalle, während die übrige Vorlegierung keine oder keine nennenswerten Anteile an seltenen Erdmetallen, sondern hauptsächlich Magnesium als die Kugelgraphitbildung induzierendes Element enthält.

Mit dieser Anordnung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß Seltene Erdmetalle nicht durch Entschwefelungsvorgänge zusammen mit Magnesium zu Beginn der Behandlung verbraucht werden, sondern daß hierfür im wesentlichen nur das Magnesium der zum überwiegenden Anteil vorhandenen und von Seltenen Erdmetallen freien Vorlegierung zur Verfügung steht und verbraucht wird. Die Sulfidschlacke des Magnesiums scheidet sich auch wesentlich leichter aus der Schmelze ab als die Sulfide der Seltenen Erdmetalle.

Gegebenenfalls kann es auch zweckmäßig sein, auf den plattenförmigen Vorlegierungsstücken im Zentrum des Blockes noch einzelne weitere Vorlegierungsstücke der gleichen Zusammensetzung wie die plattenförmigen Stücke vorzusehen.

Der Vorteil der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vorlegierungsblöcke besteht darin, daß gewichtskonstante Gußblöcke hoher Transport- und Lagerbeständigkeit erzeugt werden können. Ferner

darin, daß ein Vorlegierungsblock mit einem funktioneilen Kern für eine wirtschaftliche Behandlung von Gußeisenschmelzen geschaffen wird. Dieser Kern besteht aus einer Seltene Erdmetalle enthaltenden Vorlegierung und reagiert während des Behandlungsvorganges erst vergleichsweise spät in der Eisenschmelze, d. h. nach einer Entschwefelungsbehandlung mit dem zunächst reagierenden Magnesium der den Kern umhüllenden Vorlegierung. Hierdurch wird eine hohe Ausbeute an den Seltenen Erdmetallen bewirkt, eine vollständige Abscheidung des Graphits in der Kugelform erzielt und eine besonders schlackenarme Schmelze gewonnen.

Die Erfindung wird an Hand der nachstehenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Die in diesem Beispiel verwendete Vorlegierung hat folgende Zusammensetzung:

Magnesium 31,4 %

Kalzium 4,5%

Eisen 7,1%

Rest Silizium, Begleitelemente, wie Al,

Mn, in einer Menge von insgesamt < 1,5%.

Auf eine gußeiserne Platte wird eine zylindrische Manschette von 175 mm Durchmesser und 180 mm Höhe aus etwa 2 mm dickem Eisenblech gestellt. In diese Manschette werden auf den Boden 3 Stücke der Vorlegierung mit 30 bis 60 mm Durchmesser gelegt und etwa Vio bis ²J₅ der Behälterquerschnittsfläche bedeckt und darauf ein plattenförmiges Stück dieser Vorlegierung, das etwa ³/₄ der Innenfläche der Blechmanschette ausfüllt, gelegt. Auf das plattenförmige Stück wird stückige Vorlegierung mit 10 bis 50 mm Durchmesser geschüttet. Das Gesamtgewicht stückiger Vorlegierung in der Manschette beträgt nun 4,5 kg.

In die so vorbereitete Form wird Vorlegierungsschmelze erwähnter Zusammensetzung gegossen. Die Schmelze durchströmt die Schüttung und gelangt noch so heiß und fließfähig in die Hohlräume unter dem plattenförmigen Vorlegierungsstück, daß sie die dort liegenden Vorlegierungsstücke umhüllt. Die Füllhöhe war zuvor durch eine Markierung auf der Innenseite der Blechmanschette vorgegeben. Es entsteht nach der Erstarrung der Schmelze ein »quasimonolithischer« Block von 8 kg Gewicht ±200 g. Das Blocksollgewicht wird auf die beschriebene Weise sehr genau getroffen.

Die Vorlegierungsschmelze erstarrt sehr rasch durch die Kühlwirkung der stückigen Vorlegierung, so daß die Blechmanschette nicht aufschmilzt. Der Block hat nach Abheben von der Gießunterlage eine ausgezeichnete Festigkeit und ist gegen Transporteinwirkungen unempfindlich.

Der Durchmesser der Blechmanschette wird unter Berücksichtigung des herzustellenden Blockgewichtes gewählt. Relativ dünne Blechmanschetten können durch zusätzliche Kühlung von außen her vor dem Aufschmelzen bewahrt werden.

Beispiel 2

Es wurde ein Vorlegierungsblock von 8 kg Gewicht auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt. Abweichend davon bestand die Vorlegierungsplatte, die etwa ³/₄ der Querschnittsfläche der Blechmanschette einnahm und ein Gewicht von etwa 800 g hatte, aus einer Vorlegierung der Zusammensetzung

Magnesium 30,8 %

Kalzium 4,4%

Eisen 5,9%

Seltene Metalle 10,6%

Rest Silizium, Begleitelemente wieAluminium, Mangan mit insgesamt <1,5%.

Diese Vorlegierung unterscheidet sich von der im ersten Beispiel genannten Vorlegierung im wesentlichen nur durch einen hohen Anteil an Seltenen Erdmetallen.

Unter Verwendung der Einbettungsschmelze aus der

Vorlegierung des Beispiel 1 weist der fertige Vorlegierungsblock folgende Durchschnittszusammenselzung auf:

Magnesium 30 bis 32%

Kalzium 4,2 bis 4,6%

Eisen <8%

Seltene Erdmetalle etwa 1 %

Rest Silizium, Begleitelemente, wie
Aluminium, Mangan <1,5%.

Dies ist eine Legierungszusammensetzung, wie sie für die Behandlung von Gußeisenschmelzen im Tauchverfahren oft verwendet wird.

Ein auf die beschriebene Weise hergestellter Vorlegierungsblock wurde zur Behandlung einer Gußeisenschmelze im Tauchverfahren eingesetzt. Die Gußeisenschmelze hatte ein Gewicht von 1000 kg und einen Schwefelgehalt von 0,06% sowie eine Temperatur von 1480° C. Nach der Behandlung, die etwa 1 Minute dauerte, war die Schmelze nahezu schwefelfrei (0,006%) und der Mg-Gehalt der Schmelze betrug 0,068%.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von für die Behandlung von Gußeisenschmelzen zur Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit geeigneten Gußblöcken aus magnesiumhaltigen Vorlegierungen, wobei magnesiumhaltige stückige Vorlegierung in einen Behälter oder eine Dauerform, vorzugsweise zylindrischer Gestalt, in möglichst dichter Packung eingebracht und das Hohlvolumen mit einer schmelzflüssigen Vorlegierung, vorzugsweise mit einer der stückigen Vorlegierung entsprechenden oder ähnlichen Zusammensetzung, ausgegossen und durch Aufschmelzen der Randzonen der Vorlegierungsstücke die Einbettung der Stücke in einen kompakten Vorlegierungsblock herbeigeführt wird nach Patent 15 33 326, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtung der Vorlegierung in nachstehender Reihenfolge vorgenommen wird:

a) Einbringen von 3 bis4 Vorlegierungsstücken (1) von etwa 30 bis 60 mm Durchmesser in den Behälter (6) auf die Gießunterlage (5) mit einer Bedeckung von nicht mehr als ³/₅ der Behälterquerschnittsfläche;

b) Einbringen eines oder mehrerer plattenförmiger Vorlegierungsstücke (2) von insgesamt ³/₄ bis ⁴/₅ der Behälterquerschnittsfläche;

c) Auffüllen des Behälters (6) mit feinstückiger Vorlegierung (3) von etwa 10 bis 50 mm Durchmesser.

d) Ausgießen der Hohlräume mit Vorlegierungsschmelze (4).

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf plattenförmige Vorlegierungsstücke (2) mit einer von der Zusammensetzung der übrigen stükkigen Vorlegierung und der Vorlegierungsschmelze abweichenden Zusammensetzung.

3. Anwendung nach Anspruch 2 auf eine neben Magnesium noch seltene Erdmetalle enthaltende Vorlegierung.