DE1809271A1

DE1809271A1 - Verfahren zum Herstellen von Gusseisen od.dgl.und Giesspfanne zum Durchfuehren dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE1809271A1
Application number: DE19681809271
Authority: DE
Inventors: Hollis Joseph Bernard; Mccaulay James Lindsay
Original assignee: International Meehanite Metal Co Ltd
Current assignee: International Meehanite Metal Co Ltd
Priority date: 1967-11-27
Filing date: 1968-11-16
Publication date: 1969-07-17
Also published as: BE723780A; DE1809271B2; SE363645B; US3642466A; BG17015A3; CH500284A; LU57378A1; NL6816766A; FR1593494A; ES360728A1

Description

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The International Meehanite Metal Company Limited, Meerion House, Albert Road North, Reigate, Surrey, England

Verfahren zum Herstellen von Gußeisen od. dgl. und Gießpfanne zum Durchführen dieses Verfahrens

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Behandeln von geschmolzenen Metallen durch Eingeben von Zuschlagstoffen in das Metall und eine Gießpfanne zum Durchführen dieses Verfahrens. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit der Herstellung von Gußeisen od. dgl.

Die Schwierigkeit, eine befriedigende und wirkungsvolle Auflösung eines Zuschlagstoffes in geschmolzenem Metall zu erreichen, wenn man den Zuschlagstoff auf die Oberfläche des in einer Gießpfanne befindlichen flüssigen Metalles leitet, besteht darin, daß die durch Entstehung von Legierungen auftretenden Verluste, hoch sind und das als Endprodukt erhaltene Gemisch gewöhnlich sehr heterogen ist.

Es wurden viele Versuche gemacht, um diese Mängel zu beheben, indem man das flüssige Metall beispielsweise rührt, durch Gase

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in Bewegung bringt oder indem man Einblasrohre oder Düsen für die Zugabe der Zuschlagstoffe verwendet. Andere Versuche haben sich darauf konzentriert, den Zuschlagstoff am Boden der Gießpfanne od. dgl. zuzugeben, wobei man den Zuschlagstoff in einer Vertiefung oder Kammer am Boden der Gießpfanne unterbringt und diese Kammer mit einer Schicht aus eisenhaltigem Material überdeckt. Ein solches Verfahren ist in der britischen Patentschrift 898 809 beschrieben. Wenn aber eine Deckschicht aus eisenhaltigem Material verwendet wird, führt die Verwendung einer zu schweren Abdeckung oder die Verwendung von rostigem Material zu einer Abkühlung oder einem Abschrecken des geschmolzenen Metalles, wodurch wiederum Gießfehler entstehen, wenn das geschmolzene Metall ausgegossen wird. Wenn hingegen zuwenig eisenhaltiges Material als Abdeckung verwendet wird, besteht die Gefahr, daß die Reaktion zwischen dem geschmolzenem Metall und dem Zuschlagstoff zu früh stattfindet und dabei explosiv und dementsprechend gefährlich ist.

Es wurde jetzt ein Verfahren gefunden, durch welches es mög~ lieh ist, eine Auflösung der Zuschlagstoffe in dem in einer Gießpfanne oder einem anderen Behälter befindlichen geschmolzenen Metall oder geschmolzenen legierungen mit Sicherheit durchzuführen, wobei die Auflösung der Zuschlagstoffe vom Boden der Gießpfanne oder des sonstigen Behälters erfolgt, so daß eine gleichförmige Behandlung des gesamten Inhaltes der Gießpfanne durchgeführt wird.

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Das Verfahren vermeidet eine Oxydation und ein mechanisches Wegspülen der in der Füllung der Gießpfanne befindlichen Zuschlagstoffe und gewährleistet somit eine genau überwachbare Auflösung, ohne daß der Inhalt der Pfanne gerührt oder sonstwie bewegt werden müßte, indem Zuschlagstoffe zugegeben werden, welche entweder einen geringeren Schmelzpunkt als das Grundmaterial besitzen oder die in der Natur leicht flüchtig oder explosiv sind oder die Gase erzeugen, wobei jedoch die Reaktionszeit zwischen dem geschmolzenen Metall und den Zuschlagstoffen in positiver und genauer Weise gesteuert werden kann.

Die Erfindung besteht darin, eine normale und allgemein in Schmelzanlagen und Gießereien verwendete,mit feuerfestem Material ausgekleidete Gießpfanne zu nehmen und wenigstens einen Steg aus feuerfestem Material auf dem Boden der Pfanne so aufzubauen, daß er von Wand zu Wand reicht. Dieser Steg oder Damm kann vorzugsweise zwischen 50 bis 300 mm hoch oder noch höher sein, was ganz von der Größe und Form der Gießpfanne oder des sonstigen Behälters und der Menge und Art der verwendeten Zuschlagstoffe abhängt. Dieser Steg unterteilt den unteren Teil der Gießpfanne also in wenigstens zwei Kammern, von denen eine eine kleinere Fläche als die andere besitzt. Der Zuschlagstoff wird vorzugsweise in der kleineren Kammer untergebracht. Dann wird geschmolzenes Metall oder eine geschmolzene Legierung aus dem Schmelzofen in die größere Kammer eingeleitet, wobei vermieden wird, daß das geschmolzene Metall direkt in

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die mit den Zuschlagstoffen gefüllte Kammer gelangt. In der größeren Kammer bildet sich dadurch schnell ein Schmelzbad, welches langsam über den Steg oder den Damm überströmt, wodurch der in der kleineren Kammer befindliche Zuschlagstoff ohne in Bewegung zu geraten abgedeckt wird.

Diese Konstruktion beeinträchtigt somit den normalen Rauminhalt der Gießpfanne nur wenig und ermöglicht es, daß die Pfanne gefüllt wird und in ihr vom Boden eine Auflösung des Zuschlag- · stoffes stattfindet, so daß das Endprodukt eine Homogenität aufweist, die nicht erzielt werden kann, wenn die Zuschlagstoffe von oben in die- gefüllte Pfanne eingegeben oder nur einfach lose auf den Boden der ungefüllten Pfanne gestreut oder sonstwie verteilt werden. Außerdem überwindet die Erfindung die Möglichkeit einer starken Bewegung des flüssigen Metalles und ein Wegwaschen oder Auswaschen der Zuschlagstoffe, was stattfinden würde, wenn im Boden, der G-i-eßpfanne eine Vertiefung od.dgl. für die Zuschlagstoffe vorgesehen wäre.

Das Material,aus dem der Steg oder Damm, welcher die Schutzkammer umschließt, hergestellt ist, kann nach den allgemeinen Bedingungen gewählt werden, d.h. aus sauren, basischen oder neutralen feuerfesten Materialien bestehen. Der Steg bzw. mehrere Stege, wenn dies erforderlich sein sollte, kann aus einzelnen Steinen aufgebaut oder aus dem feuerfesten Material •gestampft bzw. geformt werden. Der Zweck des oder der Stege

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bestellt darin, den Boden der Gießpfanne in zwei oder mehr Kammern zu unterteilen. Zu diesem Zweck kann der Steg in gerader Linie von Wand zu Wand verlaufen oder kurvenförmig oder unregelmäßig ausgebildet sein, je nach den Erfordernissen im Einzelfalle. Wenn mehr als ein Steg vorgesehen ist, wird der Boden der Gießpfanne in drei oder mehr Kammern unterteilt, von denen eine beim lüllvorgang das eingegossene geschmolzene Metall aufnehmen soll, während die anderen Kammern getrennt voneinander zwei oder mehr Zuschlagstoffe enthalten, was ganz von dem gewünschten Zeitablauf des Verfahrens und den zu erzielenden Effekten im zu behandelnden Material abhängt. Wenn mehr als ein Steg oder Damm verwendet wird, kann die Höhe der einzelnen Stege voneinander abweichen, so daß das geschmolzene Metall zunächst in die Kammer mit dem niedrigsten Trennsteg gelangt und erst später in durch höhere Stege umschlossene Kammern.

Es wurde weiterhin gefunden, daß, wenn das Zuschlagmaterial ein niedrigeres spezifisches Gewicht als das geschmolzene Metall, mit dem es vermischt werden soll, oder einen geringeren Schmelzpunkt aufweist oder hochgradig flüchtig oder explosiv ist, man durch Abdecken des Zuschlagmateriales mit einem geeigneten kohlenstoffhaltigen Feststoff oder einem Schlacke-Flux-Material in vorbestimmter Menge die Zeit genau festlegen und steuern kann, welche die Hitze des geschmolzenen Metalles benötigt, um durch die Abdeckschicht zu dem Zuschlagmaterial zu gelangen. So können beispielsweise alkalische und seltene

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Erden-Metalle wie Mg, Ba, Sr, Ja, Ce, Na oder K oder legierungen dieser Metalle, welche bei einer niedrigeren Temperatur als das geschmolzene Eisen oder der geschmolzene Stahl schmelzen und welche explosiv und schwierig mit Eisen oder Stahl zu legieren sein können, in der für die Zuschlagstoffe bestimmten K_ammer untergebracht und mit Graphit, in. einer Menge, die" gleich zwischen 10 bis 60 j£ des G-esamtgewichtes ent~ sprechend der Größe und dem Rauminhalt der Gießpfanne ist, untergebracht werden. Dabei ist es dann möglich, die Pfanne mit geschmolzenem Eisen oder Stahl zu füllen, ohne daß eine !legierung zwischen Eisen bzw. Stahl und den alkalischen oder seltene Erden-Metallen oder eine sonstige Reaktion zwischen diesen Materialien stattfindet oder daß die alkalischen oder seltene Erden-Metalle auch nur schmelzen.

Durch Überwachung der verwendeten Graphitmenge kann man die Reaktion des Zuschlagmaterial es mit dem geschmolzenen Eiset), oder Stahl zeitlich genau festlegen, so daß eine gleichförmige Le~ gierung mit Sicherheit erzielt wird. Wenn Metalle wie Magnesium oder Natrium verwendet werden, deren Siedepunkt niedriger als die Temperatur des geschmolzenen Eisens ist, tritt der Dampf dieser Metalle durch die gesamte Schmelze hindurch und sichert einen maximalen Effekt bei Anwendung einer minimalen Menge von Zuschlagmaterial.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Behandeln geschmolzener Metalle durch Zugabe von Zuschlagstoffen in das gesehmol-

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zene Metall vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das geschmolzene Metall in einen Behälter gegossen oder eingeleitet wird, der durch wenigstens eine auf seinem Boden angeordnete Trennwand in awei oder mehr Kammern im Bereich des Bodens unterteilt ist, wobei eine der Kammern geeignete Abmessungen aufweist, um den Strom des in die Grießpfanne abgestochenen geschmolzenen Metalles aufzunehmen, ohne daß ein übermäßiges Spritzen od. dgl. stattfindet, und wobei wenigstens eine der anderen Kammern zunächst mit einem Zuschlagstoff gefüllt und mit einer Schicht aus granulatartigem oder pulverförmigem kohlenstoffhaltigem oder Schlacke-Flux-Material überdeckt ist, und daß der in den Behälter gelangende Strom aus geschmolzenem Metall in die Kammer oder Kammern ohne übermäßiges Spritzen od. dgl. geleitet wird, die zur Aufnahme des geschmolzenen Metalles geeignete Abmessungen aufweisen.

Außerdem wird gemäß der Erfindung eine metallurgische Gießpfanne oder ein ähnlicher Behälter zum Durchführen des Verfahrens vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie auf ihrem Boden ein oder mehrere Trennwände, od. dgl. besitzt, welche den unteren Teil der Gießpfanne in zwei oder mehr Kammern unterteilt.

Nach einem abgewandelten Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung werden die Zuschlagstoffe mit Graphit oder anderem kohlenstoffhaltigem Material, Calciumcarbid, Kalkstein oder Flux-Materialien bzw. schlackebildendei Substanzen oder

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Gemischen dieser Materialien in einer Menge im Bereich von 10 bis 100 Gewichtsprozent auf Grundlage des Gewichtes der Zuschlagstoffe vermischt, wobei jedenfalls eine Abdeckung aus kohlenstoffhaltigem oder schlackebildendem Grundmaterial verwendet werden kann. Man kann eine derartige Abdeckschicht jedoch auch weglassen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dient das'nachfolgende Beispiel.

Beispiel 1

Als Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren wurde eine 14 #-ige MgPeSi-Legierung verwendet und 6,8 Kilo dieser Legierung in Granulatform in die für Zuschlagstoffe bestimmte Kammer einer Gießpfanne mit einem Fassungsvermögen von etwa 1 Tenne eingegeben. Die Legierung wurde· mit etwa 2,3 Kilo granulatartigem Graphit überdeckt, woraufhin 1 Tonne geschmolzenes Gußeisen in die zur Aufnahme des Metalles bestimmte Kammer der Pfanne eingegossen wurde. Zum IHillen der Pfanne aus dem Schmelzofen benötigte man 4 Minuten. Während der Füllzeit der Pfanne blieb die 14 #-ige Magnesium-Ferro-Silicium-Legierung ungestört in ihrer Kammer.

Nachdem die·Pfanne gefüllt war, wurde sie von der Gießstelle entfernt, was etwa 2 Minuten beanspruchte. Dann fand eine Reak-

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tion der Magnesium-Legierung in langsamer und ruhiger Weise ohne das sonst übliche Feuerwerk statt.

Durch Untersuchungen wurde festgestellt, daß das so behandelte Eisen durch und durch eine gleichmäßige kugelförmige Struktur aufwies, wobei die Zugfestigkeit von etwa 840 kg/cm des ursprünglichen Eisens auf etwa 3000 kg/cm nach der Behandlung erhöht wurde.

Zusätzlich zu Graphit können andere Materialien oder Materialgemische verwendet werden, wie beispielsweise Calciumcarbid oder eine Entschwefelung bewirkende Pluxe wie Kalkstein und Fluoride oder Schlacke oder Gemische dieser Materialien.

Wenn die Deckschicht aus Graphit, einem Kalksteingemisch, Calciumcarbid oder Schlacke zu dick, beispielsweise mehr als 20 mm dick ist, was jedoch ganz von der Größe und dem Rauminhalt der Gießpfanne abhängt, kann unter Umständen das geschmolzene Metall durch die oberen Schichten des Abdeckmateriales hindurchsickern und eine feste Kruste aus mit dem Deckmaterial verunreinigtem Eisen bilden, welche verhindert, daß die gewünschte Reaktion zwischen dem geschmolzenen Eisen und den Zuschlagstoffen stattfindet. Aus diesem Grunde ist es gemäß der Erfindung wünschenswert, daß die Dicke der Deckschicht überwacht und so bemessen wird, daß sie zwischen 10 bis 60 $> des Gewichtes der

Zuschlagstoffe beträgt. Beispielsweise ist eine Deckschicht»

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welohe 3 Seile Graphit (grob gebrochen) mit einer Korngröße von etwa 2 mm enthält, sehr gut für den Einsatz ia einer 1 ΐοηηβ fassenden Gießpfanne geeignet, wenn man für sie etwa 20 i> des Gewiohtes der kugelförmigen Zuschlagstoffe verwendete S¹Ur kleinere Pfannen ist die fte die Deoksohiolrt Genötigte Menge im allgemeinen kleiner als 20 $, was ganz vom der Größe und der Eorm der Pfanne abhängt. Mr größere Pfannen mit eimern Inhalt von mehr als 1 Tonne schwankt die für 4i® Daoksohioht benötigte Menge entsprechend der Zusammensetzung des geschmolzenen Metalles, seiner !Temperatur, der Größe und !Form der Pfanne und auoh der Körnung des Graphits und des Caloiumoarbids.

Warum ein Deokmaterial wie Graphit, welches viel leichter ala geschmolzenes Metall ist, am Boden der Pfanne bleibt, bis dieselbe gefüllt ist, und auch verhindert^ daß die unter ihm befindliohen, einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisenden Zuschlagstoffe mit dem Eisen reagieren oder schmelzen, iet rar unvollkommen klar. Es wird jedoch angenommen, daß, wenn das geschmolzene Metall über die Deckschicht strömt, ein Gasfilm gebildet wird, der einen Wärmeübergang von dem geschmolzenes. Metall zu den Zuschlagstoffen für eine bestimmte Zeit verhindert, die von der Dioke der Deckschicht und deren Zusammensetzung abhängt

Wenn eine schnelle Eeaktion erwünscht"ist, wird die fte die Decksohioht benötigte Matexialmenge vtrringert, wenn hingegen

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eine verzögerte Reaktion erwünscht ist, wird diese Menge erhöht. Auf diese Weise kann der Zeitpunkt der Reaktion und deren Ablauf genau eingestellt werden, und zwar entsprechend der Temperatur und der Menge des zu behandelnden geschmolzenen Metalles und entsprechend der gewünschten Verweilzeit des geschmolzenen Metalles in der Pfanne,bevor dasselbe weiterverarbeitet wird.

Sowohl Graphit als auch eisenhaltige Deckmaterialien besitzen eine gute Wärmeleitfähigkeit, jedoch ist es mit einer eisenhaltigen Abdeckung über den Zuschlagstoffen nicht möglich, die Erfindung durchzuführen oder die Heftigkeit der Reaktion einzudämmen und zu überwachen.

Bei Verwendung einer Deckschickt aus ' Teilen Graphit und 1 Teil Calciumcarbid in einer durch Rippen unterteilten Pfanne kann die Reaktion solange verzögert werden, wie das geschmolzene Metall eine geeignete Temperatur beibehält. Außerdem ermöglicht diese Arbeitsweise eine positive Steuerung und eine gleichmäßige Herstellung von Gußstücken mit verbesserten physikalischen Eigenschaften.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann vorteilhaft auch mit dem Verfahren aus der britischen Patentschrift 972 708 der Anmelderin kombiniert werden.

Die britische Patentschrift 972 708 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Gußeisen mit steuerbarer flockiger oder

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kugelartiger Struktur, wobei ein' ader mehrere Zuschlagstoffe in einem "besonderen Behälter untergebracht werden, durch den ein Q-as hindurchgeführt werden kann. Dabei iet der für die Zuschlagstoffe bestimmte Behälter in einem Behälter angeordnet, der geschmolzenes Gußeisen enthält,und es wird ein inertes Gas in diesen Behälter durch den die Zuschlagstoffe aufnehmenden Behälter eingeblasen. Eine Wirkung des Blasens eines inerten Gases durch das im Behälter befindliche geschmolzene Metall besteht darin, das gesohmolzene Metall in Bewegung zu setzen und, wenn geeignete Zuschlagstoffe vorgesehen sind, chemische Teränderungen oder Umwandlungen in der Zusammensetzung des geschmolzenen Metalles zu erzielen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Einblasen des Gases mit dem Behandeln des Metalles unter Einschluß von Zuschlagstoffen kombiniert.

Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens ist der für das geschmolzene Metall bestimmte Behälter an seinem Boden mit einer oder mehreren Trennwänden oder Stegen versehen, welche zwei oder mehr Kammern umschließen. Außerdem besitzt der Behälter in einer der Kammern oder in seiner Wand einen durchlässigen Stopfen od. dgl., der auf der Außenseite des Behälters mit einer Quelle für geeignetes Gas verbunden ist. Der Zuschlagstoff oder die Zuschlagstoffe werden zusammen mit der Deckschicht in einer oder mehreren der Kammern des Behälters oder

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der Pfanne untergebracht und dann Metall in der oben beschriebenen Weise in die Pfanne eingeleitet. Dann kann Gas durch den durchlässigen Verschluß während oder nach der Reaktion des Metalles mit den Zuschlagstoffen in den Behälter eingeblasen werden.

Wenn der gasdurchlässige Stopfen in einer der am Boden der Gießpfanne befindlichen Kammern angeordnet ist, kann diese Kammer auf der Oberseite des durchlässigen Stopfens auch einen Zuschlagstoff enthalten, der, wenn er ein geringeres spezifisches Gewicht als das geschmolzene Metall aufweist oder ein Zuschlagstoff ist, der heftig mit geschmolzenem Metall reagiert, mit einer Schicht aus einem Material abgedeckt sein kann, die solche Eigenschaften aufweist und in einer solchen Dicke vorgesehen ist, daß die Reaktion zwischen dem geschmolzenen Metall und dem Zuschlagstoff nicht stattfindet, bis die Deckschicht zerstört ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann, wenn die Pfanne gefüllt ist, das Einblasen des Gases beginnen, wodurch der Zuschlagstoff aus der den durchlässigen Stopfen aufweisenden Kammer in das geschmolzene Metall dispergiert. Falls erforderlich, kann das Einblasen des Gases beginnen, nachdem die Deckschicht durch den Gasstrom zerstört oder aufgelöst worden ist. Diese Operation kann zeitlich so gesteuert werden, daß eie zu jedem Zeitpunkt vor, während oder nach der Reaktion der anderen Zuschlagstoffe mit dem geschmolzenen Metall stattfindet.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der

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aus dem durchlässigen Stopfen austretende Gasstrom als einziges Mittel verwendet werden, um eine Deckschicht zu zerstören, damit ein Zuschlagstoff mit dem geschmolzenen Metall in berührung kommen kann. Pur diesen Pail ist der durchlässige Stopfen In einer am Boden der Gießpfanne od. dgl» angeordneten Kammer untergebracht, welche außerdem den gewünschten Zuschlagstoff enthält. Dann wird der Zuschlagstoff mit einer Schicht aus inertem Material überdeckt, welches bei diesem Ausführungsbeispiel nicht die vorbestimmten Wärmeubertragungseigenschaftan besitzen mu£, die bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung vorausgesetzt wurden. Dann wird in die Pfanne Metall derart eingegossen, daß die Abdeckeehioht des Zuschlagstoffes nicht zerstört wird. Zum gewünschten Zeitpunkt wird &as durch den durchlässigen Stopfen hindurchgelassen,, wodurch, die Deckschicht zerstört, der Zuschlagstoff mit dem geschmolzenen Metall in Berührung gebracht und dabei im geschmolzenen Metall dispergiert wird, wobei eine chemische Reaktion in Verbindung mit einer Bewegung des geschmolzenen Metalles durch den hindurchtretenden Gasstrom

hervorgerufen wird.

liach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, das ebenfalls auf dem Grundprinzip der Zerstörung einer Schutzschicht über einem am Boden der Gießpfanne befindlichem aktiven Zuschlagstoff "beruht". , wird eina Stopfenstange aus feuerfestem Material in dar Gießpfanne angeordnet, wobei das untere Ende' d©r Stange in der Kammer liegt, welche den Zuschlagstoff aufnehmen soll. Dann werden in der Kammer der Zuschlagstoff und

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eine inerte Deckschicht, wie oben beschrieben, angeordnet und Metall in die Pfanne ohne Zerstörung der Deckschicht eingegossen Zum gewünschten Zeitpunkt wird die aus feuerfestem Material bestehende Stopfenstange angehoben, wodurch das geschmolzene Metall mit dem Zuschlagstoff in Berührung kommen kann und dabei eint Reaktion stattfindet, welche die Zerstörung der übrigen Deckschicht bewirkt· Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung kann natürlich auch in Verbindung mit dem Einblasen von (Jas durch einen durchlässigen Stopfen oder einem geeigneten Blasrohr od. dgl· durchgeführt werden.

Außerdem kann auch jede andere Vorrichtung oder Vorkehrung entsprechend den Betriebsbedingungen verwendet werden, um die Deckschicht physikalisch su zeetören, beispielsweise indem man die Deckkruste durchsticht oder sonstwie mechanisch zerbricht, um das Beaktionsmittel alt dem geschmolzenen Metall in Berührung zu bringen. Beispielsweise können Stangen mit einem feuerfesten Überzug oder aus feuerfestem Material oder auch Stahlstangen zu diesem Zweck verwendet werden.

Es können auch zwei oder sehr der genannten Aueführungsbeispiele der Erfindung kombiniert werden, um mehrere Behandlungen des in einer einzigen Pfanne befindlichen geschmolzenen Metalls durchzuführen, wobei jede dieser Behandlungen zu einer vorbestimmten Zeit und damit in einer bestimmten Folge durchgeführt wird. Außerdem kann jedes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einer ron der Oberfläche des geschmolzenen Me-

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talles erfolgenden Zugabe eines Zuschlagstoffes durchgeführt werden, wobei dieser Zuschlagstoff durch die von den einzelnen Verfahrensschritten hervorgerufenen Bewegungen des Metalles in dasselbe gelangt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die nachstehenden zusätzlichen Beispiele.

Beispiel 2

Ss wurden 5»44 Kilo Magnesiumferrosilicium-Legierung mit einem Magensiumgehalt von 9 $ auf den Boden einer mit feuerfestem Material ausgskleideten Gießpfanne mit «inem Fassungsvermögen von etwa 9 Tonnen aufgebracht oder gelegt, wobei diese Pfanne mit einer porösen Gaszufuhr versehen war, welche mit einer Gasquelle in Verbindung stand. Der Zuschlagstoff wurde direkt auf die Oberseite der porösen Gaszufuhr angeordnet und mit einem Gemisch abgedeckt, welches 3 Teile Graphit und 1 Teil Calciumcarbid enthielt. Die Deckschicht war in einer Menge von 30 # des Gewichtes des Zuschlagstoffes vorgesehen oder in einer Menge, mit der eine Deckschicht von etwa 16 mm Dicke hergestellt werden kann.

Dann wurden etwa 9 Tonnen Gußeisen aus einem Kupolofen in die Gießpfanne abgestochen, wobei der Strom des flüssigen Metalles nicht auf den abgedeckten Zuschlagstoff gerichtet war oder auf die Abdeckung auftreffen-konnte. Das flüssige Metall stieg da-

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"bei über die Deckschicht der Zuschlagstoffe_; ohne dieselbe zu zerstören oder auszuwaschen. Es waren 2 Minuten nötig, um die genannte Menge des Metalles in die Pfanne einzufüllen _t und während dieser Zeit blieb die hochgradig reagierende Magnesiumlegierung unverändert auf dem Pfannenboden. Dann wurde durch das poröse Element Gas mit einem Überdruck von 0,7 kg/cm² und in einer Menge von etwa 0,2 m^/Stunde in die Pfanne eingeleitet, bis die !Reaktion zwischen dem Zuschlagstoff und dem geschmolzenen Metall begann. Die hierfür benötigte Zeit betrug etwa 10 Sekunden. Die Magnesium-Reaktion wurde dann mit gesteuerter Geschwindigkeit für eine weitere Minute fortgesetzt, wobei ein Minimum an "Feuerwerk" bzw. Funkenflug entstand und das geschmolzene Metall nur leicht aufwallte. In dem so hergestellten fertigen Gußeisen war der im Bisen enthaltene Kohlenstoff vollständig in Kugelform oder Knötchenform überführt, so daß das fertige Gußeisen ausgezeichnete physikalische Eigenschaften besaß, welche weit über denen bekannter Gußeisen lagen.

Beispiel 3

Es wurde eine große etwa 9 Tonnen fassende Gießpfanne benutzt, um etwa 7»26 Tonnen gewöhnliches,aus einem Kupolofen stammendes Gußeisen zu behandeln. Die mit feuerfestem Material ausgekleidete Gießpfanne besaß einen in drei Kammern unterteilten Boden, wobei die Unterteilungen aus jeweils 7,6 cm hohen Stegen aus feuerfestem Material bestanden. An dem Pfannenboden wurde außerdem im Bereich jeder dieser Kammern je ein poröser Stopfen für

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den Gasdurchtritt vorgesehen.

In diesem Falle sollte das Endprodukt ein Gußeisen mit- kugeliger oder knötchenartiger Struktur mit einem Gehalt von 0,5 ft Molybdän sein. TJm dies bei Verwendung eines einen hohen Schwef.elgehalt aufweisenden Grundmetalles (0,12 £ Schwefel) durchführen zu können, ist es natürlich aus wirtschaftlichen Gründen vorteilhaft, einen großen Teil des Schwefels vor Zugabe der teueren Reagenzien zum Erzeugen der Kugeln oder Knötchen zu entfernen, weil diese Seagenzien mit Schwefelverbindungen reagieren, so daß nur wenig Magnesium rtickgewo.nnen werden kann. Um die Verringerung des Schwefelgehaltes durchzuführen, wurde in eine der Kammern 1 $> eines Gemisches aus Calciuinsilicid und Ifatriumfluorid im Verhältnis 1i2,6 zugegeben, und zwar auf Grundlage des Gewichtes des zu behandelnden Metalles.

In die zweite Kammer wurde eine Magnesiumferrosilicium-Legierung mit einem Magnesiumgehalt von 14 fi eingegeben.

Die Zuschläge beider Kammern wurden mit einem Schutzgemisch gemäß Beispiel 1 in einer Menge von 50 fi des Gewichtes der Zuschlagstoffe überdeckt, wodurch man eine Schutzschicht von etwa 25,4 mm Dicke erhielt.

Zusätzlich wurden schließlich 0,75 $> einer granulatförmigen · Ferro-Molybdän-Legierung in die dritte Kammer eingegeben. Da

diese letztgenannte legierung hoohgradig feuerfest ist und ge-

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wohnlich siob. nicht ohne weiteres in geschmolzenem Metall auflöst, wurde keine Deckschicht vorgesehen. Vielmehr wurde das aue dem Kupolofen kommende Metall in die die Perro-Molybdän-Legierung enthaltende Kammer geleitet. Der Metallspiegel stieg nach uad naoh über die Begrenzungswand dieser Kammer und floß dann langsam in die anderen beiden Kammern, welche stark reagierende Zuschlagstoffe enthielt, ohne daß eine starke Metallbewegung stattfand oder das überströmende Metall die in diesen Kammern vorgesehenen Becksohiohten wegwusch.

NaeJadem dis Pfanne vollständig gefüllt war, wurde durch das poröse Element Gas in die die Perro-Molybdän-Iegierung enthaltende Kammer mit einem Überdruck von 1,75 kg/cm² und einer Strömungen geeohwindigkeit von etwa 0,4 mVstunds eingeleitet. Die hierdurch entstehende Bewegung und Turbulenz, welche eine maximale Auflösung und Rückgewinnung der Molybdän-Legierung und eine vollständige Homogenität im gesamten Metallbad erzeugen sollte, beschädigte die Deckschichten der beiden anderen Kammern nicht. Nach einer Behandlungszeit von 1 Minute wurde die Gaszufuhr abgeschaltet und auf das poröse Element in der Kammer umgeschaltet, welche das Gemisch aus Natriumfluorid und Calciumsilicium enthielt. Sobald die Deckschicht dieser Kammer zerstört worden war, wurde durch die Reaktion zwischen Natriumsalz und Calciumsilicid Natriumdampf gebildet, welcher Schwefel aus dem gesohmolzenen Metall entfernte, so daß der Rest-Schwefelgehalt in der Pfanne 0,01 ji betrug. Die mäßige oder sanfte Bewegung, welche durch das Freisetzen des Natriumdampfes entstand, war

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ausreichend, um eine Homogenität des Endproduktes zu erzeugen, so daß die Gaszufuhr abgeschaltet wurde, nachdem die entsprechende Reaktion einmal begonnen hatte. .

Schließlich wurde die Gaszufuhr durch das poröse Element, welches der dem magnesiumhaltigen Zuschlagstoff enthaltenden Kammer zugeordnet war, solange durchgeführt, bis die entsprechende Reaktion begann, woraufhin die Gaszufuhr wieder abgestellt wurde. Die dadurch ausgelöste Magnesium-Reaktion fand in der im vorstehenden Beispiel erläuterten Weise statt.

Durch diese Behandlung wurden die Eigenschaften des Eisens von

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1913 Kilo/cur auf 6825 kg/cm* bei einer Bruch-von 3 # verändert.

Zusätzlich zu den Grundlagen der Erfindung ist es in einfacher Weise möglich, eine Reihe metallurgischer Behandlungen durch geringfügige und billige Veränderungen der Gießpfanne, wie der

mehrere Kammern aufweisenden Gießpfanne nach dem vorstehenden durchzuführen.

Beispiel_f/Auch ist es möglich, mehrere poröse Verschlüsse zu verwenden, um die Homogenität des Endproduktes bei größter Wirtechaftlichkeit zu verbessern oder um die Lösung der verschiedenen Zuschlagstoffe entsprechend ihrer Art, ihrer Natur und den Eigenschaften des verwendeten Metalles oder der verwendeten Legierung zeitlich zu bestimmen und festzulegen.

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Daa Verfahren kann innerhalb eines weiten Bereiches zum Behandeln von Bisen, Stahl, nicht-eisenhaltigen legierungen,zum Deoxydieren, Aufbereiten, Entschwefeln, zum Erzeugen einer kugel- oder knötchenförmigen Struktur, zum Herstellen von Legierungen, zum Entgasen, zum Okulieren, zur Kornverfeinerung oder zum Abwandeln der Struktur und der Eigenschaften von Gemischen oder Legierungen verwendet werden.

Beispiel 4

TJm den Mangangehalt des Eisens zu verringern, wurde das folgende Gemisch am Boden einer Gießpfanne mit einem Hauminhalt von

1 Tonne und einem porösen Gaszufuhrelement eingegebeni KClO* Pulver in einer Menge von 2 4> des Gewichtes des Metalles und

feiner Silikasand in einer Menge "on 4 i° des Gewichtes

des Metalles. ί

Dieses Gemisch wurde über dem porösen Element angebracht und i mit einer 25,4 mm dicken Deckschicht au3 granulatartigem Kalkstein überdeckt. Da3 einen Mangangehalt von 0,6 # aufweisende Eisen wurde in die Pfanne abgestochen, jedoch nicht direkt auf die den Zuschlagstoff schützende Deckschicht. D_as flüssige Eisen floß dabei über die Deckschicht,ohne dieselbe zu zerstörenc Nachdem die Pfanne gefüllt war, wurde Gas unter einem Überdruck von 0,7 kg/cm² durch das poröse Element zugeführt, bis die Oxydation von selbst weiterging, wenn man die Gaszufuhr

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abschaltete. Die Reaktion mit dem Zuschlagstoff setzte sich dann etwa 1 1/2 Minuten lang fort. Der Mangangehalt des so "be handelten Eisens betrug nur noch 0,12 $.

Beispiel 5

In diesem Falle sollte Aluminium!egierungsguß gereinigt und entgast werden«

Es wurde eine zwei Kammern aufweisende Gießpfanne verwendet_? wo-j

j bei in der einen Kammer 0,454 Kilo Hexachlorätiian untergebracht j und mit einer 19 mm dielten. Schicht aus pulverförmig am Kalkstein j (kleiner als 0,5 mm KorngröBa) u/ir-'-ru.-iCkt war.

iiann wurden 272 Kilo der iLluminiumlegiarung ir_ die leere Kammer gegossen, ohne hierbei dia Deckschicht in dar anderen Kammer zu beschädigen oder zu zerstören» Anschließend arfclg-ue eine G-asaufuhr für die Zeitdauer τοπ 10 Sekunden durch das poröse Element am Boden der mit Zuschlagstoff gefüllten Kammer, wodurch die Eeaktion ausgelöst und Chlorgas freigesetzt wurde, welches die Schmelze von schädlichem Wasserstoffgas befreite. Die hierbei entstehende Bewegung der Schmelze führte Schlacke und osyd-

soh
haltige Ein/lüsse an die Oberfläche der Schmelze, wo diese Ireiüdstoffe beispielsweise in Form von Schaum entfernt werden konnten»

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In anderen Fällen kann es wünschenswert sein» einen reagierenden Zuschlagstoff oder eine entsprechende legierung von der Oberfläche des geschmolzenen Metalles aus zuzugeben und eine Bewegung des Metalles durch Gas aus einem oder mehreren porösen Elementen, die in einer oder mehreren Kammern am Pfannenboden angeordnet sind, zu verwenden, um somit einen maximalen Wirkungsgrad und eine maximale Homogenität sicherzustellen. Hierbei. handelt es sich um eine Vorbehandlung, bevor ein Zuschlagstoff in !Tätigkeit gesetzt wird und eine Reaktion auslösen kann, der vorher in einer anderen Kammer od. dgl. in der beschriebenen Weise angeordnet worden war.

Patentansprüche; _

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln von geschmolzenen Metallen unter Einsohluß von Zuschlagstoffen in das geschmolzene Metall, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall in einen Behälter eingegeben wird, der auf seinem Boden wenigstens eine !Trennwand aufweist, die wenigstens zwei Kammern "bildet, von denen eine geeignete Abmessungen aufweist, um einen in die Gießpfanne oder den Behälter eingeleiteten Metallstrom ohne übermäßiges Spritzen aufzunehmen, während wenigstens eine der anderen Kammern zunäohst einen Zuschlagstoff enthält, der vollständig mit einer Schicht aus granulatförmigem oder pulver förmigem kohlenstoffhaltigem oder schlackebildenden Grundmaterial abgedeckt ist, wobei der in den Behälter gelangende Strom aus geschmolzenem Metall in die für die Aufnahme des Metalles bestimmte Kammer oder Kammern ohne übermäßiges Spritzen geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter einen flachen Boden aufweist und im Bereich des Bodens in zwei oder mehr Kammern durch eine Platte oder einen Steg aus feuerfestem Material unterteilt ist.

3. Verfahren nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilung des Bodens in mehrere Kammern mit Hilfe von aus feuerfestem Material bestehenden Stegen erzielt wird, die auf dem Boden des Behälters aufgebaut sind.

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4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter im Bereich seines Bodens in drei oder mehr Kammern unterteilt ist und daß zwei oder mehr Zuschlagstoffe verwendet werden, wobei jeder Zuschlagstoff getrennt von dem anderen Stoff in einer bestimmten Kammer untergebracht ist und wobei die Umgrenzungen der einzelnen Kammern unterschiedlich hoch sind, so daß das geschmolzene Metall in die einzelnen Kammern in einer vorbestimmten Reihenfolge eingeleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Zuschlagstoffe mit einer Deckschicht überdeckt wird, während einige oder alle der in anderen Kammern befindlichen Zuschlagstoffe nicht mit einer Deckschicht versehen werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Zuschlagstoffe mit Graphit oder anderem kohlenstoffhaltigem Material, Calciumcarbid, Kalkstein oder Flußmitteln bzw. Pluxen oder schlakkebildenden Materialien oder Gemischen dieser Stoffe, die in einer Menge zwischen 10 bis 60 $> des Gewichtes des bzw. der Zuschlagstoffe vorhanden sind, überdeckt werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, daduroh gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe mit Graphit oder anderem kohlenstoffhaltigem Material, Calciumcarbid,

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Kalkstein oder Flußmitteln "bzw. ΙΊυχβη oder schlackebildenden Substanzen oder Gemischen dieser Materialien in einer Menge zwischen 10 bis 100 fi des Gewichtes der Zuschlagstoffe vermischt werden und daß dieses Gemisch, der Zuschlagstoffe mit oder ohne einer Abdeckschicht aus kohlenstoffhaltigem oder schlackebildendem Grundmaterial verwendet wird. ■ -

8. Verfahren nach, einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7» dadurch, gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff oder einer der Zuschlagstoffe ein eine Kugel- oder Knötchenbildung bewirkende Mittel ist.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mit wenigstens einem porösen Stopfen versehen ist, der auf der Außenseite des Behälters mit einer Gasquelle in Verbindung steht und so in der Wand des Behälters oder in einer der im Behälter befindlichen Kammern, welche nicht zur Aufnahme des Zuschlagstoffes mit einer kohlenstoffhaltigen oder schlackebildenden Abdecksohicht verwendet wird, angeordnet ist, und daß nach dem Pullen des Behälters mit geschmolzenem Metall od. dgl. durch diesen porösen Stopfen Gas in das geschmolzene Metall eingeblasen wird, bevor, während oder nachdem die Reaktion.des geschmolzenen Metalles mit dem Zuschlagstoff oder den Zuschlagstoffen durchgeführt wird oder durchgeführt worden ist.

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10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen in einer Kammer auf dem Soden der Pfanne angeordnet ist, welche einen Hilfszusohlagstoff enthält, der mit einem Material derart überdeckt sein kann, daß eine Reaktion des Zuschlagstoffes und des geschmolzenen Metalles solange nioht stattfindet, bis die Beoksohioht zerstört ist, und daß naoh dem Pullen des Behälters Gas duroh den Stopfen geblasen wird, um die Deckschicht zu zerstören und den Hilfszusohlagstoff in dem geschmolzenen Metall Tor, während oder naoh der Reaktion der anderen Zuschlagstoffe mit dem geschmolzenen Metall zu verteilen.

11· Verfahren naoh Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere Hauptzusohlagstoffe in einer oder mehreren, mit jeweils einem porösen Stopfen versehenen Kammern untergebracht wird, wobei diese Hauptzusohlagstoffe in einer solchen Weise abgedeckt werden, daß eine Reaktion zwischen den Zuschlagstoffen und dem Metall solange nicht stattfindet, bis die Abdeokschichten zerstört sind, und daß, nachdem der Behälter mit flüssigem Metall gefüllt ist, Gas duroh den oder die Stopfen in einer gewünschten folge, falls mehrere Stopfen vorgesehen sind, geblasen wird, um die betreffende Deckschicht zu zerstören und den betreffenden Zuschlagstoff mit dem geschmolzenen Metall in Berührung zu bringen und in demselben zu verteilen.

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12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 Ms 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mit einer aus feuerfestem Material "bestehenden Stopfenstange versehen ist, deren unteres Ende in einer am Boden des Behälters vorgesehenen Kammer steckt, wobei der gewünschte Zuschlagstoff in diese Kammer eingefüllt und mit einem inerten Deokmaterial überdeckt wird, daß außerdem geschmolzenes Metall in die Pfanne in einer solchen Weis© abgestochen wird, daß die Deoksohioht nicht zerstört wird, und daß zu einer vorbestimmten Zeit die Stopfenstange zurüokg®- zogen oder herausgezogen wird und dadurch der "betreffende Zuschlagstoff mit dem geschmolzenen Metall in Berührung kommt.

13. Verfahren naoh Anspruch 1 oder 9, dadurch, gekennzeichnet, daß die inerte Abdeoksohicht durch direkte mechanische Einwirkung zerstört wird, beispielsweise durch Zerstechen oder Zerbrechen der Deckschicht.

H. Verfahren naoh einem oder mehreren der Anspruch© 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in das geschmolzene Metall zusätzlich Gas duroh ©in Blasrohr, welches unter der Oberfläche des geschmolzenen Metalles mündet« ©ingeblasen wird«

15. Metallurgischer Behälter, insbesondere metallurgische Pfanne zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14» dadurch gekennzeichnet,

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daß ex auf seinem Boden eine Trennwand od. dgl· aufweist, die den unteren Teil des Behälters in wenigstens zwei Kammern unterteilt·

16. Benälter naoh Anspruoh 15» daduroh. gekennzeichnet, daß in einer der Kammern oder in der Wand der Pfanne wenigstens ein poröser Stopfen vorgesehen ist, der auf der Außenseite des Behälters mit einer Gasquelle in Verbindung steht.

17. Behälter naoh Anspruoh. 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß auf seinem Boden zwei oder mehr Trennwände od. dgl. vorgesehen sind, die den unteren Teil des Behälters in drei oder mehr Kammern unterteilen·

18. Vorrichtung naoh. Anspruch 16 oder 17, daduxoh gekennzeichnet, daß die Trennwände oder wenigstens ewei der Trennwände verschiedene Höhen über dem Boden de· Behälters aufweisen·

19· Vorrichtung naoh. eine« oder mehreren der JLneprüohe 15 Die 18, dadurch gekennseiohnet, daß die Trennwand oder die Trennwände aus Stegen aus feuerfestem Material gebildet sind, die auf dem Boden des Behälters aufgebaut sind.

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BAD ORKSINAL₁