DE1758663B1

DE1758663B1 - Treatment agent for molten iron

Info

Publication number: DE1758663B1
Application number: DE19681758663
Authority: DE
Inventors: Franz Dr-Ing Kaess; Herbert Dr Knahl; Juergen Kochendoerfer; Erich Pfluger
Original assignee: SKW Trostberg AG; Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG; Evonik Operations GmbH
Priority date: 1968-07-17
Filing date: 1968-07-17
Publication date: 1971-04-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Behandlungsmittel für Eisenschmelzen zur Erzeugung von kugelgraphithaltigen Gußstücken, bestehend aus einem porösen Eisenkörper, dessen Poren mindestens teilweise mit Magnesium gefüllt sind.The invention relates to a treatment agent for molten iron for Production of castings containing nodular graphite, consisting of a porous iron body, whose pores are at least partially filled with magnesium.

Es ist bekannt, zur Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit Eisenschmelzen mit Magnesium bzw. magnesiumhaltigen Legierungen zu behandeln. In der Technik erfolgt die Behandlung überwiegend entweder durch Tauchen von Legierungen mittels einer Tauchglocke in die Eisenschmelze oder durch Übergießen einer Legierung mit einer Eisenschmelze. Die Verfahrensweise hängt im wesentlichen von der chemischen Zusammensetzung des Zusatzmittels, insbesondere von dessen Magnesiumgehalt ab.It is known for the production of cast iron with spheroidal graphite iron melts to be treated with magnesium or magnesium-containing alloys. Takes place in technology the treatment predominantly either by dipping alloys by means of a Immersion bell in the molten iron or by pouring an alloy with a Molten iron. The procedure essentially depends on the chemical composition of the additive, in particular its magnesium content.

Der Nachteil der Anwendung von Legierungen besteht darin, daß außer dem kugelgraphitbildenden Bestandteil auch andere Metalle in die Schmelze gelangen. Enthält die Eisenschmelze beispielsweise bereits einen für die Endanalyse ausreichenden Siliciumgehalt, wird das Einbringen von weiterem Silicium in Form einer Magnesium-Silicium-Eisen-Legierung wegen der damit verbundenen Veränderung der mechanischen Eigenschaften des Gußeisens oft nicht zweckmäßig sein.The disadvantage of using alloys is that besides In addition to the nodular graphite constituent, other metals also get into the melt. For example, if the molten iron already contains one that is sufficient for the final analysis Silicon content, the introduction of further silicon in the form of a magnesium-silicon-iron alloy because of the associated change in the mechanical properties of cast iron often not be functional.

Ferner ist es bekannt, zur Herstellung von Eisenguß mit Kugelgraphit einen porösen Sinterkörper aus Eisenpulver, Ferrosilicium oder keramischem Material, dessen Poren mit Magnesium mindestens teilweise gefüllt sind, zu verwenden. Das Porenvolumen soll dabei zwischen 40 und 60 Oll, liegen. Das Aufnahmevermögen derartiger gesinterter Trägerkörper für Zusatzstoffe ist jedoch gering und beträgt nur etwa 15 % . Außerdem wird bei Verwendung von Ferrosilicium mit dem Silicium eine unerwünschte Substanz in die Schmelze eingeführt.It is also known to use a porous sintered body made of iron powder, ferrosilicon or ceramic material, the pores of which are at least partially filled with magnesium, to produce cast iron with spheroidal graphite. The pore volume should be between 40 and 60%. However, the absorption capacity of such sintered carrier bodies for additives is low and is only about 15 % . In addition, when ferrosilicon is used, an undesired substance is introduced into the melt with the silicon.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Behandlungsmittel für Eisenschmelzen zur Erzeugung kugelgraphithaltiger Gußstücke zu schaffen, welches aus einem porösen Eisenkörper mit einem möglichst hohen Gehalt an Kugelgraphit bildendem Magnesium besteht, keine die Analyse des entstehenden Produkts beeinflussende Metalle enthält und auch noch ein Sintern zur Herstellung des Eisenkörpers überflüssig macht.The invention is based on the object of a treatment agent for To create iron melts for the production of spheroidal graphite castings, which from a porous iron body with the highest possible content of spheroidal graphite forming Magnesium exists, no metals influencing the analysis of the resulting product contains and also makes sintering for the production of the iron body superfluous.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß als poröser Eisenkörper Eisenschwamm mit einem Gesamtporenvolumen von 66 bis 780/, und einer Porenzahl von 0,05 .103 bis 6,0 .103 Poren je mm3 verwendet wird. Zweckmäßigerweise enthält das Behandlungsmittel neben Magnesium noch Calcium, Strontium, Barium und/oder Seltene Erd-Metalle.This object is achieved according to the invention in that the porous iron body used is sponge iron with a total pore volume of 66 to 780 / and a number of pores from 0.05.103 to 6.0.103 pores per mm3. In addition to magnesium, the treatment agent expediently also contains calcium, strontium, barium and / or rare earth metals.

Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße Mittel 32 bis 42 Gewichtsprozent Magnesium, bezogen auf das Leergewicht des Eisenschwamms.The agent according to the invention preferably contains 32 to 42 percent by weight Magnesium, based on the empty weight of the sponge iron.

Zur Herstellung von Eisenschwamm sind mehrere Verfahren bekannt.Several methods are known for producing sponge iron.

Je nach Herstellungsart des Eisenschwammkörpers werden sein Porenvolumen und die Porenzahl verschieden sein. Es hat sich erwiesen, daß ein Porenvolumen und eine Porenzahl wie angegeben entsprechend einer Porengröße von 1 - 10-2 bis 1,5 10-4 mm3 für die Aufnahme der Tränkmetalle besonders gut geeignet ist, so daß die Herstellung des erfindungsgemäßen Behandlungsmittels für Eisenschmelzen mit den gewünschten Gehalten an Tränkmetallen treffsicher und schnell gelingt. Die Porenzahl des Eisenschwamms ist entscheidend für die Herstellung des Behandlungsmittels. Mit steigender Porenzahl und entsprechend abnehmender Porengröße bei gleichem Gesamtporenvolumen sinkt die Treffsicherheit beim Tränken des Eisenschwamms. Die Gesamtporosität des Eisenschwamms, welche bis zu 78 °/o betragen darf, ist begrenzt durch seine Festigkeit; bei höherer Porosität genügt die Festigkeit des Eisenschwammkörpers nicht mehr den Anforderungen, welche beim Transport, bei der Zerkleinerung und bei der Behandlung mit Zusatzstoffen gestellt werden. Eisenschwammkörper der beschriebenen Art vermögen 32 bis 42 Gewichtsprozent, bezogen auf das Leergewicht, an Magnesium aufzunehmen. Hierbei werden die Eisenschwammstücke entsprechender Porosität in flüssiges Magnesium oder Magnesiumlegierungen mit einem oder mehreren der obenerwähnten Metalle getaucht. Je nach Porenvolumen und Tauchzeit lassen sich Körper mit verschiedenen Gehalten an wirksamen Bestandteilen erhalten. Die Stückgröße der Eisenschwammteile soll nicht unter 20 mm betragen. Bei Unterschreitung dieser Grenze besteht die Gefahr einer zu stürmischen Reaktion. Die obere Grenze der Stückgröße ist nach Temperatur und Menge der zu behandelnden Charge verschieden. Bei höherer Temperatur können größere Stücke verwendet werden als bei niederer Temperatur.Depending on the production method of the sponge iron body, its pore volume will be and the number of pores may be different. It has been found that a pore volume and a number of pores as indicated corresponding to a pore size of 1 - 10-2 to 1.5 10-4 mm3 is particularly suitable for receiving the impregnation metals, so that the Production of the treatment agent according to the invention for iron melts with the The desired impregnation metal content is achieved quickly and accurately. The number of pores of the sponge iron is crucial for the manufacture of the treatment agent. With increasing number of pores and correspondingly decreasing pore size with the same total pore volume the accuracy decreases when soaking the iron sponge. The overall porosity of the Sponge iron, which may be up to 78%, is limited by its strength; if the porosity is higher, the strength of the sponge iron body is no longer sufficient Requirements for transport, size reduction and treatment with additives. Sponge iron bodies of the type described are capable of 32 to 42 percent by weight, based on the empty weight, of magnesium. Here, the sponge iron pieces of the corresponding porosity are converted into liquid magnesium or magnesium alloys dipped with one or more of the metals mentioned above. Depending on the pore volume and immersion time, bodies with different contents can be created of effective ingredients. The piece size of the sponge iron pieces shouldn't be less than 20 mm. If this limit is not reached, there is a risk of too stormy reaction. The upper limit of the piece size is according to temperature and Quantity of batch to be treated different. At a higher temperature, larger Pieces are used as at lower temperature.

Die folgende Tabelle erläutert einige magnesiumhaltige Eisenschwammkörper und die Beziehung zwischen den erfindungsgemäß entscheidenden Größen im Vergleich mit einem außerhalb der Erfindung liegenden getränkten Eisenschwamm. Eisenschwamm a b c (Vergleich) Gesamtporosität (°/o) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 73 54 Spezifisches Gewicht vor der Mg-Behandlung (g/cm3) 1,8 2,0 3,5 Spezifisches Gewicht nach der Mg-Behandlung (g/cm3) 3,1 3,3 4,4 Mg-Gehalt (°/o) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41,2 37,3 20,8 Porenzahl/mm3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,6-103 6-10-1 3,8 - 103 Das erfindungsgemäße Behandlungsmittel hat zahlreiche Vorteile.The following table explains some magnesium-containing sponge iron bodies and the relationship between the sizes decisive according to the invention in comparison with an impregnated sponge iron lying outside the invention. Sponge iron abc (Comparison) Total porosity (%). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 73 54 Specific gravity before Mg treatment (g / cm3) 1.8 2.0 3.5 Specific gravity after Mg treatment (g / cm3) 3.1 3.3 4.4 Mg content (° / o). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 37.3 20.8 Number of pores / mm3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.6-103 6-10-1 3.8 - 103 The treatment agent according to the invention has numerous advantages.

Da die Verdampfung des Kugelgraphitbildners aus den Poren des Trägerkörpers in der Eisenschmelze langsamer erfolgt als die Verdampfung des wirksamen Bestandteils von Legierungen, wird bei Verwendung des erfindungsgemäßen, mit Magnesium getränkten Eisenschwamms das gleiche Ergebnis hinsichtlich der Kugelgraphitbildung mit geringeren Magnesiummengen erzielt als bei den bekannten Zusatzmitteln. Auch wird weniger Ballaststoff in die Schmelze eingebracht. Durch das Einbringen von weniger Ballaststoff bei Verwendung des erfindungsgemäßen, hochprozentigen Zusatzmittels ist das Absinken der Temperatur bei der Behandlung in erträglichen Grenzen zu halten. Dies ist von Bedeutung, da im Betriebsmaßstab die Behandlung der Schmelze in Pfannen außerhalb des Schmelzaggregats erfolgt und eine Temperaturkorrektur vor dem Vergießen nicht mehr möglich ist.Because the evaporation of the spheroidal graphite former from the pores of the carrier body in the molten iron takes place more slowly than the evaporation of the active ingredient of alloys, is impregnated with magnesium when using the inventive one Sponge iron produces the same result in terms of nodular graphite formation with lower ones Magnesium amounts achieved than with the known additives. There is also less fiber introduced into the melt. By bringing in less fiber use of the high percentage additive according to the invention is the drop in temperature to be kept within tolerable limits during treatment. This matters because on an operational scale, the treatment of the melt in pans outside the melting unit takes place and a temperature correction before potting is no longer possible.

Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Zusatzmittels ist darin zu sehen, daß dieses ein Behandlungsmittel mit zuverlässiger Homogenität in der Zusammensetzung darstellt. Darüber hinaus ist die entsprechende Reaktionsschlacke sowohl mengenmäßig geringer als auch von solcher Beschaffenheit, daß sie leicht abgekrammt werden kann.Another advantage of using the additive according to the invention it can be seen that this is a treatment agent with reliable homogeneity represents in the composition. In addition, there is the corresponding reaction slag both less in quantity and of such a nature that they are easily can be scraped off.

Da das erfindungsgemäße, hochprozentige Zusatzmitttel nur in geringen Mengen erforderlich ist, wird die Verwendung von kleineren Tauchglocken möglich, deren Handhabung leichter ist. Außerdem sind Tauchglocken verschleißanfällig; hierdurch wird also die Behandlung von Eisenschmelzen weiter erleichtert und außerdem eine Kostensenkung erzielt.Since the high percentage additive according to the invention is only used in small amounts Quantities is required, the use of smaller diving bells is possible, whose handling is easier. In addition, diving bells are prone to wear; through this So the treatment of iron melts is further facilitated and also a Achieved cost reduction.

Schließlich benötigen die hochprozentigen Magnesiumtränkkörper gemäß der Erfindung auch weniger Frachtraum, so daß auch diesbezüglich eine Einsparung erhalten wird.After all, the high-percentage magnesium impregnation bodies need according to the invention also has less cargo space, so that also in this respect a saving is obtained.

Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Zusatzmittel und seine Anwendung. Beispiel 1 Es wurde ein Eisenschwammkörper mit 32 Gewichtsprozent Magnesium und 0,7 Gewichtsprozent Seltene Erd-Metalle verwendet. Dieser Behandlungsschwamm wurde erhalten aus einem Eisenschwamm mit einer Gesamtporosität von 660/, und einer Porenzahl von 0,5 . 103/mm3.The following examples explain the additive according to the invention and its use. Example 1 A sponge iron body containing 32 percent by weight of magnesium and 0.7 percent by weight of rare earth metals was used. This treatment sponge was obtained from an iron sponge with a total porosity of 660 /, and a pore number of 0.5. 103 / mm3.

250 Gewichtsteile Eisenschmelze mit 3,650/,) C, 0,06 % Mn, 2,4 % Si, 0,02 % S und 0,01 % P wurden mit 1,15 Gewichtsteilen des oben beschriebenen, gefüllten Eisenschwamms bei 1430°C tauchbehandelt. Nach der Behandlung hatte das vergossene Gußeisen, welches mit 0,3 % Si als FeSi 90°/jg geimpft wurde, einen S-Gehalt von 0,009 % und einen Mg-Gehalt von 0,047 °/o. Die Ausbildung von Graphit in Kugelform betrug 1000/0 in ferritisch-perlitischer Grundmasse; die Mg-Ausbeute betrug 42 %.250 parts by weight of molten iron with 3.650 /,) C, 0.06 % Mn, 2.4 % Si, 0.02 % S and 0.01 % P were immersed with 1.15 parts by weight of the filled sponge iron described above at 1430 ° C . After the treatment, the cast iron, which was inoculated with 0.3% Si as FeSi 90 ° / jg, had an S content of 0.009 % and an Mg content of 0.047%. The formation of graphite in spherical form was 1000/0 in a ferritic- pearlitic matrix; the Mg yield was 42 % .

Beispiel 2 Es wurde ein Eisenschwamm mit einer Porendurchschnittszahl von 0,06 - 103/mm3 und einem Gesamtporenvolumen von 73 % eingesetzt, welcher 37,3 Gewichtsprozent Mg enthielt. 250 Gewichtsteile einer Eisenschmelze mit der im Beispiel l angegebenen Zusammensetzung wurden mit 1,07 Gewichtsteilen der beschriebenen, getränkten Eisenschwammstücke von etwa 30 bis 60 mm Durchmesser bei 1450°C der Tauchbehandlung unterworfen. Nach der Behandlung und Impfung mit 0,350/, Si, als Impf-FeSi 90°/Qig, hatte das Gußeisen einen Schwefelgehalt von 0,008 °/o und einen Mg-Gehalt von 0,045 %. Die Ausbildung des Graphits in Kugelform betrug 100°/0, in ferritisch-perlitischem Gefüge. Die Mg-Ausbeute betrug 37,5 °/a.Example 2 A sponge iron with an average number of pores of 0.06-103 / mm 3 and a total pore volume of 73 % , which contained 37.3 percent by weight of Mg, was used. 250 parts by weight of an iron melt with the composition given in Example 1 were subjected to the immersion treatment with 1.07 parts by weight of the described, impregnated sponge iron pieces with a diameter of about 30 to 60 mm at 1450.degree. After treatment and inoculation with 0.350% Si, as inoculation FeSi 90 ° / Qig, the cast iron had a sulfur content of 0.008 % and a Mg content of 0.045%. The formation of the graphite in spherical form was 100 ° / 0, in a ferritic-pearlitic structure. The Mg yield was 37.5 ° / a.

Beispiel 3 Es wurde ein Eisenschwamm mit einer Porendurchschnittszahl von etwa 0,7 - 103/mm3 und einer Gesamtporosität von 73 % eingesetzt, welcher einen Gehalt von 36,0 Gewichtsprozent Mg, 0,8 Gewichtsprozent Seltene Erd-Metalle und 2,0 Gewichtsprozent Calcium aufwies.Example 3 It became a sponge iron having a number average pore number of about 0.7 - 103 / mm3 and a total porosity of 73%, which is a Content of 36.0 percent by weight Mg, 0.8 percent by weight rare earth metals and Had 2.0 weight percent calcium.

750 Gewichtsteile einer Eisenschmelze mit der im Beispiel 1 angegebenen Zusammensetzung wurden mit 3,55 Gewichtsteilen des obengenannten Eisenschwamms bei 1450°C tauchbehandelt. Die Eisenschwammstücke hatten einen Durchmesser von 50 bis 70 mm. Nach dem Abziehen der Reaktionsschlacke und der restlichen, ausreagierten Eisenschwammstücke wurde mit 0,40/, Si, als Impf-FeSi 90°/oig, geimpft und bei 1335'C vergossen. Die Gußstücke enthielten ein Eisen mit 0,009 °/o S, 0,045 % Mg, 95 °/a Graphit als Kugelgraphit. Die Mg-Ausbeute betrug 31,10/0. 750 parts by weight of an iron melt with the composition given in Example 1 were immersed with 3.55 parts by weight of the above-mentioned sponge iron at 1450.degree. The sponge iron pieces had a diameter of 50 to 70 mm. After the reaction slag and the remaining, fully reacted sponge iron pieces had been drawn off, 0.40% Si, as inoculation FeSi 90%, was inoculated and poured at 1335.degree. The castings contained iron with 0.009 % S, 0.045% Mg, 95% graphite as spheroidal graphite. The Mg yield was 31.10 / 0.

Claims

Claims: 1. Treatment agent for iron melts for the production of spheroidal graphite castings, consisting of a porous iron body, the pores of which are at least partially filled with magnesium, characterized in that the porous iron body sponge iron with a total pore volume of 66 to 780 /, and a pore number of 0 , 05 - 103 to 6.0 - 103 pores per mm3 is used.

2. Means according to claim 1, characterized in that it is in addition to magnesium still contains calcium, strontium, barium and / or rare earth metals.

3. Medium according to claim 1 or 2, characterized in that it is 32 to 42 percent by weight Mg, based on the empty weight of the sponge iron.